Клапанное устройство

 

Изобретение относится к технике добычи углеводородов и служит для установки пакеров гидравлического действия. Обеспечивает повышение надежности установки пакера в скважины за счет исключения гидравлического удара при срабатывании клапанного устройства. Сущность изобретения: устройство включает кожух и полый ствол с уплотнителями, радиальными отверстиями и каналами. Между кожухом и полым стволом установлена подпружиненная дифференциальная втулка с внутренней канавкой и уплотнителем. Она зафиксирована срезными винтами, для исключения перемещения фиксаторов в каналах полого ствола. В каналах размещены фиксаторы, взаимодействующие через бурт с уплотняющим седлом. Уплотняющее седло установлено в полом стволе с возможностью осевого перемещения вниз. Причем кожух, полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость. Полость гидравлически связана через радиальные отверстия, расположенные над уплотняющим седлом, с полостью ствола над уплотняющим седлом. Так же полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость. Полость гидравлически связана через радиальные отверстия, расположенные под уплотняющим седлом, с полостью ствола под уплотняющим седлом. При этом подпружиненная дифференциальная втулка выполнена с возможностью перемещения вверх и в крайнее нижнее положение, для радиального перемещения фиксаторов во внутренней канавке подпружиненной дифференциальной втулки и освобождения уплотняющего седла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике добычи углеводородов и служит для установки пакеров гидравлического действия.

Известно клапанное устройство (авторское свидетельство 905430; бюллетень 6 от 15.02.82 г. ), содержащее корпус с осевым каналом, фиксатор, корпус, подпружиненный кожух с кольцевой проточкой, образующей с корпусом камеру, уплотняющий седло со стопорами и затвор.

Известно клапанное устройство (авторское свидетельство 810940; бюллетень 9 от 07.03.81 г.), содержащее корпус, внутри которого установлено уплотняющее седло со срезным элементом и сбрасываемый затвор.

Известно клапанное устройство (авторское свидетельство 1694854 А1; бюллетень 44 от 30.11.91), включающее корпус с осевым каналом, радиальными отверстиями и окнами под ними, расположенную с возможностью осевого перемещения в осевом канале корпуса под его радиальными отверстиями и зафиксированную в исходном положении втулку с уплотняющим седлом под шаровой запорный орган и кольцевой наружной канавкой, фиксирующие элементы, расположенные с возможностью радиального перемещения в окнах корпуса для размещения в наружной канавке втулки, и кожух, размещенный на наружной поверхности корпуса и образующий с ним кольцевую камеру, сообщенную посредством радиальных отверстий корпуса с его осевым каналом.

Эти устройства не исключают гидравлического удара при установке пакера.

Целью изобретения является повышение надежности установки пакера в скважину за счет исключения гидравлического удара при срабатывании клапанного устройства.

Положительный эффект от применения клапанного устройства заключается в повышении надежности (герметичности) установки пакера при отсутствии канатной техники и сокращении ремонтных операций по спуску и подъему колонны труб.

Указанная цель достигается тем, что между кожухом и полым стволом установлена подпружиненная дифференциальная втулка с внутренней канавкой и уплотнителем, зафиксированная срезными винтами для исключения перемещения фиксаторов в каналах полого ствола, причем кожух, полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость, гидравлически связанную через радиальные отверстия, расположенные над уплотняющим седлом, с полостью ствола над уплотняющим седлом, а полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость, гидравлически связанную через радиальные отверстия, расположенные под уплотняющим седлом, с полостью ствола под уплотняющим седлом, при этом подпружиненная дифференциальная втулка выполнена с возможностью перемещения вверх, при повышении избыточного давления и срезания при этом винтов, и в крайнее нижнее положение, при снижении избыточного давления, для радиального перемещения фиксаторов во внутренней канавке подпружиненной дифференциальной втулки и освобождения уплотняющего седла. Уплотняющее седло может быть выполнено глухим или с осевым отверстием и затвором сверху в виде шара.

Эти решения позволяют при отсутствии канатной техники установить пакер в скважину герметично за счет исключения гидравлического удара в момент срабатывания клапанного устройства и падения его уплотняющего седла.

На чертеже приводится принципиальная схема клапанного устройства.

Клапанное устройство содержит кожух 1 и полый ствол 2 с уплотнителями 3, 4, радиальными отверстиями 5, 6 и каналами 7. В каналах 7 полого ствола 2 размещены фиксаторы 8, взаимодействующие через бурт с уплотняющим седлом 9, которое установлено в полом стволе 2 с возможностью осевого перемещения вниз. Между кожухом 1 и полым стволом 2 установлена подпружиненная (например, спиральной пружиной 10) дифференциальная втулка 11 с внутренней канавкой 12 и уплотнителем 13, зафиксированная срезными винтами 14 для исключения перемещения фиксаторов 8 в каналах 7 полого ствола 2. Кожух 1, полый ствол 2 и подпружиненная дифференциальная втулка 11 образуют полость 15, гидравлически связанную через радиальные отверстия 5, расположенные над уплотняющим седлом 9, с полостью 16 ствола 2 над уплотняющим седлом 9. Полый ствол 2 и подпружиненная дифференциальная втулка 11 также образуют полость 17, гидравлически связанную через радиальные отверстия 6, расположенные под уплотняющим седлом 9, с полостью 18 ствола 2 под уплотняющим седлом 9. При этом подпружиненная дифференциальная втулка 11 выполнена с возможностью перемещения вверх, при повышении избыточного давления и срезания при этом винтов 14, и в крайнее нижнее положение, при снижении избыточного давления, для радиального перемещения фиксаторов 8 во внутренней канавке 12 подпружиненной дифференциальной втулки 11 и освобождения уплотняющего седла 9. Уплотняющее седло 9 может быть выполнено глухим или с осевым отверстием 19 и затвором 20 сверху в виде шара.

Клапанное устройство работает следующим образом.

Создается необходимое избыточное давление в колонне труб для посадки пакера в скважину, согласно его инструкции по эксплуатации. После установки пакера повышают избыточное давление для срабатывания клапанного устройства. При этом давление действует, как на уплотняющее седло 9 через полость 16 ствола 2, так и на поперечное сечение подпружиненной дифференциальной втулки 11 через радиальное отверстие 5 и полость 15. При расчетном усилии (давлении), которое составляет не менее чем усилие (давление) установки пакера, срезаются винты 14 и подпружиненная дифференциальная втулка 11 перемещается вверх. При этом уплотняющее седло 9 под повышенным избыточным давлением от контакта с фиксаторами 8 не освобождается (является преимуществом устройства), так как внутренняя канавка 12 подпружиненной дифференциальной втулки 11 находится выше фиксаторов 8. Его освобождение (падение) происходит только после того, как стравливают (снижают) избыточное давление до минимального значения в колонне труб. При этом подпружиненная дифференциальная втулка 11 перемещается в крайнее нижнее положение (под усилием пружины 10) и внутренняя канавка 12 располагается именно над фиксаторами 8. С этого момента фиксаторы 8 радиально перемещаются во внутренней канавке 12 подпружиненной дифференциальной втулки 11 и освобождаются от контакта с буртом уплотняющего седла 9. После этого уплотняющее седло 9 падает вниз и открывается проходное сечение полого ствола 2.

Таким образом, исключается гидравлический удар при срабатывании клапанного устройства в процессе посадки пакера в скважину, что в свою очередь полностью устраняет самопроизвольный срыв гидравлического пакера в момент его установки.

Формула изобретения

1. Клапанное устройство, включающее кожух и полый ствол с уплотнителями, радиальными отверстиями и каналами, в которых размещены фиксаторы, взаимодействующие через бурт с уплотняющим седлом, которое установлено в полом стволе с возможностью осевого перемещения вниз, отличающееся тем, что между кожухом и полым стволом установлена подпружиненная дифференциальная втулка с внутренней канавкой и уплотнителем, зафиксированная срезными винтами для исключения перемещения фиксаторов в каналах полого ствола, причем кожух, полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость, гидравлически связанную через радиальные отверстия, расположенные над уплотняющим седлом, с полостью ствола над уплотняющим седлом, а полый ствол и подпружиненная дифференциальная втулка образуют полость, гидравлически связанную через радиальные отверстия, расположенные под уплотняющим седлом, с полостью ствола под уплотняющим седлом, при этом подпружиненная дифференциальная втулка выполнена с возможностью перемещения вверх, при повышении избыточного давления и срезания при этом винтов, и в крайнее нижнее положение, при снижении избыточного давления, для радиального перемещения фиксаторов во внутренней канавке подпружиненной дифференциальной втулки и освобождения уплотняющего седла.

2. Клапанное устройство по п. 1, отличающееся тем, что уплотняющее седло выполнено глухим или с осевым отверстием и затвором сверху в виде шара.

РИСУНКИ

Рисунок 1