Скважинный затвор



Скважинный затвор
Скважинный затвор
Скважинный затвор

 


Владельцы патента RU 2465438:

Николаев Олег Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области горного дела и может быть применено для перекрытия скважины в процессе ее эксплуатации и предотвращения открытого фонтанирования скважинной жидкости при проведении ремонтно-профилактичеких работ. Скважинный затвор состоит из корпуса, ограниченного ниппелем и седлом, образующих камеру, в последней размещен сильфон, заполненный сжатым газом, запорного клапана, установленного на штоке привода запорного клапана в движение и соединенного непосредственно с торцом сильфона, сообщающем запорному клапану возвратно-поступательное перемещение. На корпусе герметично закреплена ступенчатая втулка диаметром, меньшим диаметра ствола скважины. В стенках корпуса и втулки выполнены радиальные окна, расположенные друг перед другом, сообщающие камеру с кольцевой полостью. Над корпусом установлен переводник с радиальными отверстиями, предназначенный для спуска скважинного затвора в скважину и подъема из нее. Ступенчатая втулка выполнена с наконечником, устанавливаемым в посадочный ниппель пакера, разобщающего пространства скважины над и под затвором. Наконечник предохраняет скважинный затвор от непредвиденных препятствий при спускоподъемных операциях и создает удобство для его установки в посадочный ниппель пакера. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к добыче нефти, и предназначено для перекрытия скважины в процессе ее эксплуатации и предотвращения открытого фонтанирования скважинной жидкости при проведении ремонтно-профилактичеких работ.

Известен пакер, содержащий верхний и нижний переводники, полый ствол с рукавным уплотнителем. На стволе установлена с возможностью перемещения дифференциальная втулка с двумя внутренними перемычками, между которыми и стволом образована средняя камера. В стволе установлен поршень с седлом под сбросовый шар. Пакер содержит обратный клапан в нижнем переводнике, содержащий корпус, подпружиненный запорный элемент и клапанную втулку, взаимодействующую с поршнем и установленную на корпусе с фиксацией срезным штифтом. Сквозные отверстия, выполненные в стенке ствола и сообщающие полость ствола со средней камерой, перекрыты еще одним обратным клапаном. Давления, возникающие в пакере, и диаметры элементов пакера, с которыми взаимодействует дифференциальная втулка, связаны математическими зависимостями (Патент RU №2409736 С1. Пакер. - МПК: Е21В 33/12. - 20.01.2011).

Известно устройство для перекрытия ствола скважины при извлечении из нее насосного оборудования, содержащее корпус с уплотнительным элементом и центральным каналом с седлом и установленный на корпусе с возможностью перекрытия центрального канала клапан с фиксатором его закрытого положения, выполненным в виде противовеса. Устройство снабжено прикрепленным к седлу гнездом с окнами, внутри которого размещен клапан, выполненный в виде кулачка с конической посадочной поверхностью и продольным пазом со вставленным в него рычагом с шаровым концом, который взаимодействует с противовесом, выполненным в виде патрубка. Для повышения устойчивости посадки в стволе скважины устройство может быть снабжено фиксирующим устройством, автоматически взаимодействующим с кулачком клапана. Для повышения надежности фиксации устройства в скважине и автоматического привода в действие фиксирующего устройства оно может быть снабжено стопорным механизмом, выполненным в виде вилки, нижний конец которой выполнен в виде усеченного конуса, и взаимодействующим со стопором, выполненным с возможностью радиального перемещения (Патент RU №2294428 С2. Устройство для перекрытия ствола скважины. - МПК Е21В 34/06. - 27.02.2007).

Недостатком известных аналогов устройства является низкая надежность их при работе и эксплуатации скважины.

Наиболее близким аналогом является скважинный клапан-отсекатель, устанавливаемый в посадочный ниппель пакера. Клапан-отсекатель содержит корпус с ниппелем в верхней части и седлом внизу. На корпусе концентрично размещена ступенчатая втулка, имеющая возможность ограниченного возвратно-поступательного осевого перемещения относительно корпуса. Ступенчатая втулка связана с корпусом с помощью срезных элементов. В верхней части ступенчатой втулки внутри имеется переводник, а. в нижней части ее выполнена с наконечником, устанавливаемым в посадочный ниппель пакера, и кольцевым выступом. В наконечнике, корпусе и втулке выполнены радиальные каналы. Внутри корпуса установлен привод, выполненный в виде гофрированного сильфона, заполненного газом, и поршня, соединенного с сильфоном, с одной стороны, и штоком, имеющим возможность ограниченного возвратно-поступательного осевого перемещения, с другой стороны. На конце штока установлен затвор, выполненный в виде шара, со ступенчатой кольцевой канавкой, заполненной эластичным материалом в верхней части затвора, взаимодействующего с седлом, причем внутренняя часть канавки через каналы, выполненные в затворе, сообщается с пространством скважины ниже клапана-отсекателя. В нижней части штока выполнены продольные каналы для сообщения пространств над и под затвором при открытом клапане. Для фиксации штока в крайнем верхнем положении на поршне выполнена кольцевая канавка, а в корпусе - окна, в которых установлены кулачки. Перемещение корпуса относительно ступенчатой втулки ограничено срезными винтами. Для герметичной установки клапана в скважине на корпусе установлены уплотнения. Переводником клапан-отсекатель соединяется с инструментом для спуска его в скважину, а после спуска клапана-отсекателя, последний фиксируется с помощью подвижной втулки и цанги в посадочном ниппеле пакера (Патент RU №2021490 С1. Скважинный клапан-отсекатель. - МПК5: Е21В 34/06. - 5.10.1994). Данное устройство принято за прототип.

Недостатком известного клапана-отсекателя, принятого за прототип, является подвижное соединение ступенчатой втулки с корпусом и наличие в корпусе поршня, передающего ограниченное возвратно-поступательное осевое перемещение штоку с затвором через давление скважинной жидкости на сильфон с сжатым газом, что усложняет конструкцию и снижает надежность работы клапана-отсекателя.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции и повышение надежности ее с возможностью извлечения при обслуживании и ремонте скважины.

Техническим результатом, достигаемым предложенным техническим решением, является упрощение конструкции и повышение надежности в работе.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном скважинном затворе, содержащем корпус, ограниченный ниппелем и седлом, внутри корпуса размещен сильфон, заполненный через ниппель сжатым газом, запорный клапан, установленный на штоке, проходящем через седло с возможностью ограниченного возвратно-поступательного осевого перемещения, образующие между собой канал, перекрываемый клапаном, при этом на корпусе установлена ступенчатая втулка диаметром, меньшим диаметра ствола скважины, образующие кольцевую полость, сообщающуюся с пространством скважины над затвором, при этом в стенках корпуса и втулки выполнены радиальные окна для сообщения между полостью корпуса и кольцевой полостью, причем втулка выполнена с наконечником, устанавливаемым в посадочный ниппель пакера, а над ниппелем корпуса выполнен переводник с радиальными отверстиями для спускоподъемного инструмента согласно предложенному техническому решению, корпус закреплен в ступенчатой втулке, причем таким образом, что радиальные окна каждого из них расположены друг перед другом, при этом шток привода запорного клапана в движение соединен непосредственно с торцом сильфона, последний размещен в камере, образованной полостью корпуса между ниппелем и седлом, сообщающейся с подклапанным пространством через канал между штоком и седлом, с одной стороны, и кольцевой полостью через совмещенные радиальные окна корпуса и втулки, с другой стороны.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного скважинного затвора, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан скважинный затвор; на фиг.2 - то же, после посадки в скважину; на фиг.3 - то же, при заборе скважинной жидкости.

Скважинный затвор состоит из корпуса 1, ограниченного ниппелем 2 и седлом 3 с образованием камеры 4, в последней размещен сильфон 5, запорного клапана 6, установленного на штоке 7 привода запорного клапана 6 в движение и соединенного непосредственно с торцом сильфона 5, сообщающего запорному клапану 6 возвратно-поступательное перемещение. Шток 7 размещен в седле 3 с образованием между собой канала 8, перекрываемого запорным клапаном 6 при сжатии сильфона 5 (Фиг.1). Сильфон 5 заполнен через ниппель 2 сжатым газом и имеет при атмосферном давлении в камере 4 длину l1. На корпусе 1 герметично установлена ступенчатая втулка 9 диаметром, меньшим диаметра ствола 10 скважины, с образованием между собой кольцевой полости 11, сообщающейся с пространством скважины над затвором. В стенках корпуса 1 и втулки 9 выполнены радиальные окна 12, расположенные друг перед другом и сообщающие камеру 4 с кольцевой полостью 11. Над корпусом 1 установлен переводник 13 с радиальными отверстиями 14, предназначенный для соединения его с инструментом спуска скважинного затвора в скважину и подъема из нее. Втулка 9 выполнена с наконечником 15, устанавливаемым в посадочный ниппель 16, закрепленный на пакере, разобщающем пространства скважины над и под затвором (Фиг.2). Наконечник 15 предохраняет скважинный затвор от непредвиденных препятствий при спускоподъемных операциях и создает удобство для его установки в посадочный ниппель 16 пакера.

Предложенный скважинный затвор работает следующим образом.

Перед спуском скважинного затвора в скважину сильфон 5 через ниппель 2 заряжается сжатым газом на расчетное давление в зависимости от заданной высоты столба скважинной жидкости над затвором и имеет длину l1. С помощью сильфона 5 и штока 7 запорный клапан 6 находится в крайнем нижнем открытом положении. Затем спускоподъемным инструментом с помощью насосно-компрессорных труб скважинный затвор спускают в ствол 10 скважины, наконечник 15 ступенчатой втулки 9 утапливается в посадочный ниппель 16 и герметично закрепляется в пакере. Под действием гидростатического давления столба скважинной жидкости, заполняющей камеру 4 через совмещенные радиальные окна 12 в стенках корпуса 1 и втулки 9, сильфон 5 сжимается до величины l2 и торцом тянет вверх шток 7 с затвором 6, последний закрывает канал 8 между седлом 3 и штоком 7, разобщающий пространства скважины над и под скважинным затвором, тем самым предотвращается открытое фонтанирование скважины. После чего спускоподъемный инструмент удаляется из ствола 10 скважины. Затем в скважину спускается скважинный насос 17, с включением в работу которого высота столба жидкости над скважинным затвором снижается и давление скважинной жидкости в камере 4 уменьшается. Под действием сжатого газа в камере 4 сильфон 5 удлиняется до величины l3 и торцом перемещает вниз шток 7 с затвором 6, последний открывает канал 8 между седлом 3 и штоком 7, тем самым сообщает камеру 4 с подклапанным пространством, обеспечивая поступление скважинной жидкости из пласта скважины через пакер в пространство ствола скважины над затвором в насос 17 (Фиг.3). В случае остановки скважины и превышения заданного уровня скважинной жидкости в стволе скважины над затвором, давление жидкости в камере 4 превысит допустимое сжатым газом в сильфоне 5, последний сжимается, тянет вверх шток 7 с затвором 6 и закрывает канал 8 между седлом 3 и штоком 7, тем самым разобщаются пространства в стволе 10 скважины над и под затвором, предотвращая открытое фонтанирование скважины. При необходимости извлечения скважинного затвора из посадочного ниппеля 16 пакера переводник 13 скважинного затвора ловится за радиальные отверстия 14 и скважинный затвор с помощью, например, тросовой техники перемещается вверх в устье скважины (на чертеже инструмент для извлечения не показан).

Это дает возможность повысить надежность работы и предотвратить открытое фонтанирование скважины, а также сократить расходы на ремонт скважины.

Скважинный затвор, содержащий корпус, ограниченный ниппелем и седлом, внутри корпуса размещен сильфон, заполненный через ниппель сжатым газом, запорный клапан, установленный на штоке, проходящем через седло с возможностью ограниченного возвратно-поступательного осевого перемещения, образующие между собой канал, перекрываемый клапаном, при этом на корпусе установлена ступенчатая втулка диаметром, меньшим диаметра ствола скважины, образующие кольцевую полость, сообщающуюся с пространством скважины над затвором, при этом в стенках корпуса и втулки выполнены радиальные окна для сообщения между полостью корпуса и кольцевой полостью, причем втулка выполнена с наконечником, устанавливаемым в посадочный ниппель пакера, а над ниппелем корпуса выполнен переводник с радиальными отверстиями для спускоподъемного инструмента, отличающийся тем, что корпус закреплен в ступенчатой втулке, причем таким образом, что радиальные окна каждого из них расположены друг перед другом, при этом шток привода запорного клапана в движение соединен непосредственно с торцом сильфона, последний размещен в камере, образованной полостью корпуса между ниппелем и седлом, сообщающейся с подклапанным пространством через канал между штоком и седлом с одной стороны и кольцевой полостью через совмещенные радиальные окна корпуса и втулки с другой стороны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к скважинной добыче нефти, газа, газоконденсата и других полезных ископаемых. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к внутрискважинному эксплуатационному оборудованию, и предназначено для использования при добычи нефти, промывке и освоения скважины.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть применено для освоения глубоких нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении и эксплуатации различных скважин, а также при строительстве и эксплуатации поверхностных трубопроводных систем.

Изобретение относится к клапанам для выпуска жидкости, более конкретно к клапанам, подходящим для автоматического выпуска жидкостей из газовых/жидких сред, таких как среды буровых скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к заканчиванию после бурения и крепления газовых и газоконденсатных скважин, расположенных в зоне многолетнемерзлых пород (ММП), в том числе в процессе опережающего до обустройства месторождения строительства этих скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам, используемым при бурении скважин для предотвращения зашламовывания забойного двигателя и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения.

Изобретение относится к оборудованию для герметизации внутреннего канала спускаемых труб при бурении скважин, их эксплуатации и ремонте

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин

Изобретение относится к инструментам для разрыва пласта для применения в нефтяных и газовых скважинах, а именно к инструментам разрыва пласта, снабженным муфтой, которая может быть перемещена из первого рабочего положения во второе рабочее положение, так что инструмент может обеспечивать выполнение операций разрыва пласта в первом рабочем положении, после чего инструмент можно переместить во второе рабочее положение для добычи флюидов из скважины

Изобретение относится к области нефтяных и газовых скважин и, конкретно к обустройству нижней части обсадной колонны

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для промывки скважины от парафиноотложений, преимущественно в осевом канале лифтовой колонны труб

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для сообщения затрубного пространства с полостью подъемных труб при глушении и освоении скважин

Изобретение относится к запорной трубопроводной арматуре и может быть применено в газо- и нефтепроводах, в частности в тех из них, что расположены внутри скважин

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть применено при бурении нефтегазовых скважин, добыче нефти и в системах поддержания пластового давления. Клапан содержит корпус, в котором размещены запорный узел, состоящий из седла и подпружиненного шара и клетки с внутренней полостью для пружины и отверстиями для прохода среды. При этом корпус выполнен с двумя зеркально расположенными относительно перемычки проточками, в центральном отверстии которой помещен шар, с одной стороны взаимодействующий с седлом, закрепленным в проточке кольцевой гайкой, а с другой с пружиной, зафиксированной клеткой. При этом отверстия для прохода среды выполнены в дне клетки, а перемычка выполнена с двухсторонними скосами. Технический результат заключается в расширении области применения обратного клапана за счет создания конструкции, позволяющей из одного комплекта деталей получить два разных по назначению и выполняемым функциям обратных клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при раздельной закачке жидкости в два пласта в одной скважине. Устройство содержит корпус со сквозными и радиальными отверстиями, упор в нижней части и направляющие конусные поверхности в верхней части, размещенный в корпусе ниппель с верхним и нижним уплотнительными узлами, с радиальными отверстиями, упором в нижней части и проточкой на наружной поверхности, цилиндрическое седло, размещенное в ниппеле с возможностью перекрытия радиальных отверстий ниппеля, пружину под цилиндрическим седлом, сбрасываемый в устройство при его работе шар. При этом радиальные отверстия корпуса и ниппеля выполнены соосными и с наклоном вниз на величину выступающей части шара, размещенного в цилиндрическом седле, с расположением низа радиальных отверстий ниппеля на уровне верхней части шара. Объем камеры, образованной проточкой на наружной поверхности ниппеля и внутренней поверхностью корпуса, равен сумме объемов радиальных отверстий ниппеля и корпуса. Технический результат заключается в снижении гидравлических сопротивлений при одновременно раздельной закачке воды. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для снижения избыточного давления газа в затрубном пространстве добывающих скважин, эксплуатируемых установками винтовых насосов. Устройство содержит корпус, обратный шаровой клапан, гидравлический канал с центральным сужением, колонну насосных штанг, оснащенную отклонителем потока, расположено в затрубном пространстве над уровнем скважинной жидкости. При этом устройство имеет в осевой линии гидравлического канала патрубок, соединяющий полость насосно-компрессорных труб перед отклонителем потока, и обратный шаровой клапан, защищенный шарнирным колпачком от механических примесей и снабженный ограничителем хода защитного колпачка. Устройство размещено в корпусе, закрепленном на колонне НКТ, к стенкам которого прилегает большое основание равнобедренного треугольного упора с упирающимся на него через радиально-упорный подшипник отклонителем потока в виде цилиндрического утолщения, имеющего ходовую посадку к стенкам корпуса. Причем диаметр окружности, проведенной через вершину треугольника, больше диаметра винта насоса. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности автоматического устройства для перепуска затрубного газа. 2 ил.
Наверх