Скважинный клапан-отсекатель

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для перекрытия стволов скважин. Скважинный клапан-отсекатель включает корпус с размещенным в нем запорным органом в виде плунжера с обратным клапаном, упором и возвратной пружиной. Над корпусом размещен пакер. Проходные каналы в корпусе и в запорном органе сообщают подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто”. В корпусе жестко закреплен узел фиксации запорного органа в виде ловителя, совмещенный с быстроразъемным соединением. Ловитель выпонен в виде свободновращающегося фиксатора, связан в положении “закрыто” с направляющими элементами, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения. Упрощается конструкция, обеспечивается надежность работы в эксплуатации и длительный срок службы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для перекрытия ствола скважин, и может быть использовано при эксплуатации и ремонте фонтанирующих скважин.

Известно устройство для перекрытия скважины, содержащее поршни, образующие полость, клапан с седлом, связанный с поршнем шток с затвором и выполненным в нем гидравлическим каналом, сообщающим затрубное пространство под клапаном с полостью между поршнями (а.с. SU № 1143829, кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1985). Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность, необходимость выравнивания давления над и под пакерным элементом для его открытия, нечеткое позиционирование затвора, при плавном изменении перепада давления на затворе приводит к его возвратно-поступательному движению и требует создания дополнительного гидравлического импульса для его закрытия.

Известен скважинный клапан-отсекатель (патент РФ № 2107152, МПК Е 21 В 34/06, опубл. 20.03.98), включающий корпус с упором, в котором размещен золотник с центральным и радиальными каналами и обратным клапаном. Корпус и золотник образуют кольцевую полость, в которой размещен тороидальный уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса и золотника.

Тороидальный уплотнительный элемент с золотником и обратным клапаном образуют запорный орган. В нижней части золотника установлено быстроразъемное соединение, связанное посредством шарнира с узлом фиксации, жестко закрепленном в корпусе.

Главными недостатками известного клапана-отсекателя являются сложность конструкции и ненадежность работы, что объясняется следующими особенностями его конструкции:

запорный орган состоит из золотника с клапаном и тороидального уплотнения, которое не обеспечивает необходимую герметичность, так как быстро теряет свои упругие свойства в пластовой воде; узел фиксации, соединенный шарнирным соединением с быстроразъемным соединением, представляет собой довольно громоздкую конструкцию, при этом как шарнирное соединение, так и быстроразъемное, состоящие из мелких пружин и шариков, быстро коррелируют в пластовой воде и выходят из строя. Таким образом, возникла необходимость создания скважинного клапана-отсекателя, простого по конструкции и надежного в работе.

Указанная задача решается тем, что в известном скважинном клапане-отсекателе, включающем пакер, установленный под пакером корпус с размещенным в нем запорным органом, снабженным обратным клапаном, упором и возвратной пружиной, проходные каналы в корпусе и запорном органе, сообщающие подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто”, и узел фиксации запорного органа, жестко закрепленный в корпусе и связанный с быстроразъемным соединением, согласно изобретению узел фиксации запорного органа совмещен с быстроразъемным соединением и выполнен в виде закрепленного в корпусе ловителя, представляющего собой свободновращающийся фиксатор, связанный в положении "закрыто" с направляющими элементами, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения, при этом запорный орган выполнен в виде плунжера.

Целесообразно упор выполнить в виде ограничительного кольца.

Боковая поверхность плунжера может быть снабжена уплотнительными кольцами, а проходные каналы плунжера соединены кольцевой канавкой по наружной поверхности плунжера.

Ловитель желательно закрепить в корпусе посредством регулировочной шайбы.

Направляющие элементы полого цилиндра целесообразно выполнить в виде синусоидальной канавки с ограничителем.

Выполнение предлагаемого устройства так, как указано выше, позволяет отказаться от таких ненадежных в работе узлов, как тороидальное уплотнение, шарнирное соединение, сократить количество гидравлических каналов, т.е. максимально упростить конструкцию и тем самым повысить долговечность его работы.

На фиг.1 показан скважинный клапан-отсекатель в положении “открыто” (продольный разрез, на фиг.2 - в положении “закрыто”, на фиг.3 - развертка полого цилиндра.

Клапан-отсекатель включает корпус 1, установленный под пакером 2. В корпусе 1 размещен плунжер 3 с обратным клапаном 4, ограничительным кольцом 5, уплотнительными кольцами 6. В корпусе 1 и плунжере 3 выполнены проходные гидравлические каналы 7 и 8, расположенные соосно в положении “открыто” (фиг.1). Плунжер 3 связан при помощи штока 9 с узлом фиксации 10 и возвратной пружиной 11. На регулировочной шайбе 12 установлен ловитель 13. Узел фиксации 10 (фиг.3) выполнен в виде полого цилиндра 14, на внутренней поверхности которого размещены направляющий элемент 15 и ограничитель 16, образующие синусоидальную канавку.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.

Клапанное устройство устанавливается в открытом положении (как показано на фиг.1) на нижней стороне пакера 2, спускается в скважину и устанавливается над зоной перфорации. При спуске пакера жидкость. находящаяся в скважине, проходит из подпакерной зоны через совмещенные каналы 7 и 8, обратный клапан 4 и выходит в надпакерную зону.

Совмещенное положение проходных каналов 7 и 8 обеспечивается положением ограничительного кольца 5 и усилием возвратной пружины 11. После посадки пакера 2 в эксплуатационной колонне скважина готова к работе. Она может эксплуатироваться как фонтанным, так и любым механизированным способом. Жидкость из продуктивного пласта через проходные каналы 7 и 8, шариковый клапан 4 свободно проходит к устью скважины.

При необходимости проведения подземного ремонта к устью скважины подключается насосный агрегат, который начинает закачивать жидкость и скважину. Обратный клапан 4 закрывается. Когда давление над плунжером 3 превысит пластовое давление (т.е. под плунжером) плунжер 3 начинает опускаться вниз, сжимая пружину 11. Цилиндр 14 заходит на ловитель 13 и, поворачивая подвижную крестовину ловителя, заякоривается. Момент захвата цилиндра 14, или момент остановки движения плунжера 3, будет отмечен резким повышением давления на манометре, установленном на нагнетательной линии задавочного насоса. Если учесть, что скважина была полна жидкости, а жидкость не сжимаема, то это произойдет в течение нескольких секунд. В это время необходимо остановить закачку, стравить излишнее давление. При этом пружина 11 попытается разжаться и приподнимет цилиндр 14 на величину его свободного хода, оставляя в то же время зафиксированным в нижнем положении. При этом проходные каналы 7 и 8 будут смещены друг относительно друга на величину хода плунжера 3, поток жидкости будет перекрыт, избыток жидкости, находящийся под плунжером 3 в момент его движения вниз, свободно вытекает в отверстие регулировочной шайбы 12.

В скважине проводятся необходимые ремонтные работы.

По окончании ремонта и необходимости вновь ввести скважину в работу, вновь включается задавочный насос, подключенный к устью. При создании давления, превышающего пластовое, плунжер 3 вновь опускается вниз на величину свободного хода цилиндра 14, что также отмечается по показаниям увеличения давления на манометре задавочной линии. Насос отключается, давление стравливается. Пружина 11 поднимает плунжер 3 вверх, цилиндр 14 выходит из зацепления с ловителем 13, и плунжер 3 поднимается в свое крайнее верхнее положение к ограничительному кольцу 5, совмещая проходные каналы 7 и 8. Скважина готова к работе.

Предлагаемый клапан-отсекатель является простым по конструкции и надежным в эксплуатации, что предопределяет длительный срок его службы.

Формула изобретения

1. Скважинный клапан-отсекатель, включающий пакер, установленный под пакером корпус с размещенным в нем запорным органом, снабженным обратным клапаном, упором и возвратной пружиной, сообщающие подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто” проходные каналы в корпусе в запорном органе и узел фиксации запорного органа, жестко закрепленный в корпусе и связанный с быстроразъемным соединением, отличающийся тем, что узел фиксации запорного органа совмещен с быстроразъемным соединением и выполнен в виде ловителя, представляющего собой свободновращающийся фиксатор, связанный в положении “закрыто” с направляющими элементами, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения, при этом запорный орган выполнен в виде плунжера.

2. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что упор выполнен в виде ограничительного кольца.

3. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что боковая поверхность плунжера снабжена уплотнительными кольцами.

4. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что ловитель закреплен в корпусе на регулировочной шайбе.

5. Скважинный клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что направляющие элементы полого цилиндра выполнены в виде синусоидальной канавки и ограничителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3