Обратный клапан для обсадной колонны

Авторы патента:

Дудаладов Анатолий Константинович (RU)

Владельцы патента RU 2478771:

Ванифатьев Владимир Иванович (RU)
Елуферьев Юрий Михайлович (RU)
Дудаладов Анатолий Константинович (RU)

Изобретение относится к области нефтяных и газовых скважин и, конкретно к обустройству нижней части обсадной колонны. Устройство включает корпус, посадочное седло для взаимодействия с запорным элементом в виде шара, который размещен в цилиндрическом контейнере, один торец которого жестко связан с посадочным седлом, другой торец выполнен с осевым каналом и посадочным ограничителем перемещения шара, а его боковая поверхность имеет отверстия и по наружной поверхности перекрыта эластичной втулкой. При этом длина цилиндрического контейнера составляет 1,5-3 диаметра шара. Зазор между наружным диаметром цилиндрического контейнера и внутренним диаметром корпуса в месте размещения посадочного седла, а также эластичная втулка выбраны таковыми, что обеспечивают взаимодействие последней с внутренней стенкой корпуса в процессе промывки скважины, закачки и продавки тампонажного раствора в пространство за корпусом и обсадной колонной скважины при деформации эластичной втулки, не превышающей предельно допустимой величины. Технический результат заключается в повышении надежности работы клапана, повышении надежности посадки запорного элемента на посадочное седло в рабочем положении устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

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

Известен обратный клапан для обсадной колонны, включающий корпус, набор стальных разрезных шайб, резиновую диафрагму, ограничительные кольца и запорный элемент в виде шара (см. Булатов А.И. и др. Справочник инженера по бурению, Москва, Недра, 1995, т.3, с.130-132).

Недостатком известного устройства является трудоемкость разбуривания стальных разрезных шайб, вероятность попадания в клапан посторонних предметов, а также ненадежная работа клапана при горизонтальном положении колонны (в горизонтальной скважине).

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы клапана в различных условиях и разных скважинах, в том числе горизонтальных, за счет повышения надежности посадки запорного элемента на посадочное седло в рабочем положении устройства.

Необходимый технический результат достигается тем, что обратный клапан для обсадной колонны скважины включает корпус, посадочное седло для взаимодействия с запорным элементом в виде шара, который размещен в цилиндрическом контейнере, один торец которого жестко связан с посадочным седлом, другой торец выполнен с осевым каналом и посадочным ограничителем перемещения шара, а его боковая поверхность имеет отверстия и по наружной поверхности перекрыта эластичной втулкой, при этом длина цилиндрического контейнера составляет 1,5-3 диаметра шара, а зазор между наружным диаметром цилиндрического контейнера и внутренним диаметром корпуса в месте размещения посадочного седла, а также эластичная втулка выбраны таковыми, что обеспечивают взаимодействие последней с внутренней стенкой корпуса в процессе промывки скважины, закачки и продавки тампонажного раствора в пространство за корпусом и обсадной колонной скважины при деформации эластичной втулки, не превышающей предельно допустимой величины.

Кроме того:

посадочное седло для взаимодействия с запорным элементом снабжено уплотнительным эластичным элементом, который зафиксирован на посадочном седле цилиндрическим контейнером;

запорный элемент выполнен из материала с плотностью, близкой или равной плотности тампонажного материала.

Сущность изобретения заключается в повышении надежности работы обратного клапана за счет того, что он предусматривает возможность создания лучших условий посадки запорного элемента-шара на посадочное седло. Это обеспечено выполнением цилиндрического контейнера определенной длины - 1,5-3 диаметра шара. При продавке последних порций тампонажного раствора предусмотрены периодические остановки в расчете на многократные срабатывания обратного клапана. При выбранной длине цилиндрического контейнера обеспечена возможность достаточного разгона шара перед его посадкой на посадочное седло. С минискоростными множественными посадками шара на посадочное седло создаются множественные микроудары, которые обеспечивают механическое разрушение осадков, корки на стенках от растворов и гидродинамическую очистку как самого посадочного седла, так и сопредельной зоны от разрушенных осадков. Эластичная втулка на наружной поверхности цилиндрического контейнера, как узел с другой инерцией срабатывания, обеспечивает гидроудары менее жесткими - сглаженными и менее опасными по разрушению посадочного седла. Для этой сдвоенной системы при длине цилиндрического контейнера, меньшей чем 1,5 диаметра шара, величина гидроудара не достаточна для разрушения осадков на посадочном седле. При длине цилиндрического контейнера, большей 3 диаметров шара, величина гидроудара опасна по разрушению посадочного седла. Для непредвиденных случаев, когда шар в любом случае остается на посадочном ограничителе (в крайнем нижнем положении, поскольку, например, он может быть заперт осадками) эластичная втулка выполняет также функцию дублера запорного элемента. В процессе многократных воздействий эластичная втулка испытывает знакопеременные нагрузки. Для снижения их разрушительного действия эластичная втулка в процессе работы должна все время иметь опору либо на наружную поверхность цилиндрического контейнера, либо на внутреннюю поверхность корпуса. Опытным путем подбирают материал эластичной втулки, ее толщину и зазор между наружной поверхностью цилиндрического контейнера и внутренней поверхностью корпуса из условия деформации (усталостной) эластичной манжеты, не превышающей предельно допустимой величины. В случае использования резины подбирают ее твердость по Шору.

На фигуре 1 изображен общий вид обратного клапана.

Обратный клапан для обсадной колонны скважины включает корпус 1, посадочное седло 2 для взаимодействия с запорным элементом в виде шара 3, который размещен в цилиндрическом контейнере 4, один торец которого жестко связан с посадочным седлом 2, другой торец выполнен с осевым каналом 5 и посадочным ограничителем перемещения 6 для шара 3. Боковая поверхность цилиндрического контейнера 4 имеет отверстия 7 и перекрыта снаружи эластичной втулкой 8. Длина цилиндрического контейнера 4 составляет 1,5-3 диаметра шара 3. Зазор между наружным диаметром цилиндрического контейнера 4 и внутренним диаметром корпуса 1 в месте размещения посадочного седла 2, а также эластичная втулка 8 выбраны таковыми, что обеспечивают взаимодействие последней с внутренней стенкой корпуса в процессе промывки скважины, закачки и продавки тампонажного раствора в пространство за обсадной колонной скважины при деформации эластичной манжеты 8, не превышающей ее предельно допустимой величины.

Посадочное седло 2 для взаимодействия с запорным элементом-шаром 3 снабжено уплотнительным эластичным элементом 9, который зафиксирован (поджат) на посадочном седле цилиндрическим контейнером 4. Этот контейнер закреплен на посадочном седле при помощи резьбы 10 и зафиксирован от отворота стопорными винтами 11. Эластичная втулка 8 выполнена с внутренним кольцевым буртом 12, который размещен в кольцевой канавке 13, выполненной по наружной поверхности цилиндрического контейнера 4. Герметичность устройства обеспечена уплотнительными кольцами 14. Для исключения засорения устройства над посадочным седлом 2 в корпусе 1 может быть установлен фильтрующий узел 15.

Обратный клапан для обсадной колонны работает следующим образом.

При закачке бурового или тампонажного растворов шар 3 перекрывает осевой канал 5 цилиндрического контейнера 4. В результате раствор через отверстия 7 цилиндрического контейнера 4, раздувая эластичную втулку 8, через башмак обсадной колонны (на фигуре башмак и обсадная колонна, связанная с корпусом, не показаны), поступает в пространство за обсадной колонной и корпусом 1.

На конечной стадии тампонирования скважины осуществляют периодические остановки в процессе продавки тампонажного раствора в пространство за обсадной колонной. Это заставляет срабатывать обратный клапан несколько раз с осуществлением микроударов и работы по очистке посадочного седла от осадков и созданию условий надежного окончательного срабатывания. После окончания процесса тампонирования скважины и снятия давления в обсадной колонне и корпусе 1, эластичная втулка 8 возвращается в свое первоначальное положение, перекрывая отверстия 7 цилиндрического контейнера 4. При этом шар 3 потоком тампонажного раствора, поступающего из пространства за обсадной колонной и корпусом 1 через осевой канал 5 цилиндрического контейнера 4, прижимается к посадочному седлу 2.

В целях повышения надежности срабатывания обратного клапана в определенных условиях его запорный элемент-шар может быть выполнен с удельным весом, близким к удельному весу закачиваемого тампонажного раствора, например, из капролона или на основе бакелита.

Заявленное устройство (как показали испытания) надежно в работе, просто в изготовлении, и является, по существу, сдвоенным при малой его длине.

1. Обратный клапан для обсадной колонны, скважины, включающий корпус, посадочное седло для взаимодействия с запорным элементом в виде шара, который размещен в цилиндрическом контейнере, один торец которого жестко связан с посадочным седлом, другой горец выполнен с осевым каналом и посадочным ограничителем перемещения шара, а его боковая поверхность имеет отверстия и перекрыта по наружной поверхности эластичной втулкой, при этом длина цилиндрического контейнера составляет 1,5-3 диаметра шара, а зазор между наружным диаметром цилиндрического контейнера и внутренним диаметром корпуса в месте размещения посадочного седла, а также эластичная манжета выбраны таковыми, что обеспечивают взаимодействие последней с внутренней стенкой корпуса в процессе промывки скважины, закачки и продавки тампонажного раствора в пространство за корпусом и обсадной колонной скважины при деформации эластичной манжеты, не превышающей предельно допустимой величины.

2. Обратный клапан по п.1, характеризующийся тем, что посадочное седло для взаимодействия с запорным элементом снабжено уплотнительным эластичным элементом, который зафиксирован на посадочном седле цилиндрическим контейнером.

3. Обратный клапан по п.1, характеризующийся тем, что запорный элемент выполнен из материала с плотностью, близкой или равной плотности тампонажного раствора.

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.

Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании // 2466268

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

Кран шаровой // 2465504

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

Скважинный затвор // 2465438

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.

Способ доставки реагента в колонну лифтовых труб скважины // 2464409

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

Обратный клапан // 2455546

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

Устройство для управления циркуляцией в скважине // 2453680

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

Устройство запорное автономное // 2445445

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

Клапан для выпуска жидкости (варианты) // 2441136

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.

Скважинный инструмент для циркуляции текучей среды в стволе скважины, система циркуляции текучей среды в стволе скважины и способ циркуляции текучей среды в стволе скважины (варианты) // 2440482

Клапан циркуляционный // 2483195

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

Клапан циркуляционный технологический // 2483196

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

Клапан с термочувствительным управлением // 2484235

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

Клапан обратный // 2493355

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.

Устройство для раздельной закачки жидкости в два пласта // 2494230

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.

Автоматическое устройство для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб // 2496971

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.

Вставной предохранительный клапан с электрическим приводом // 2516398

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинных клапанных системах. Способ включает установку вставного предохранительного клапана в проточный канал, проходящий через внешний предохранительный клапан по его длине, создание электрического контакта между вставным предохранительным клапаном и электрическим разъемом и управление работой вставного предохранительного клапана, позволяющее избирательно пропускать и блокировать поток текучей среды через проточный канал. Вставной предохранительный клапан содержит запирающее устройство, которое избирательно пропускает и блокирует поток текучей среды через продольный проточный канал, а также, по меньшей мере, один электрический разъем, выполненный с обеспечением возможности создания электрического контакта, по меньшей мере, с одним вторым электрическим разъемом внешнего предохранительного клапана при размещении вставного предохранительного клапана во внешнем предохранительном клапане. Технический результат заключается в повышении надежности регулирования потока среды в скважине. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.

Скважинный клапан-отсекатель // 2516708

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для перекрытия ствола скважины при проведении капитального ремонта без глушения. Устройство содержит пакер с корпусом, запорный орган с цангой, снабженной лепестками с головкой, механизм управления запорным органом, шток с отверстиями и кольцевой проточкой. Шток снабжен клеткой обратного клапана в верхней части, кольцевым поршнем в средней и механизмом управления в виде ступенчатого кольцевого поршня на нижнем конце, поджатым гайкой и снабженным стаканом с кольцевым выступом, образующим подвижное соединение с удлинителем, связанным с корпусом, выполненным разъемным, снабженным в месте разъема разделительной шайбой и нижним переходником. Ступенчатый кольцевой поршень снабжен гильзой, образующей подвижное соединение в расточке нижнего переходника и кольцевую камеру с удлинителем, гидравлически связанную дренажным отверстием с осевым каналом гильзы. Полости над кольцевым поршнем и над кольцевым выступом гидравлически связаны отверстиями с полостью под пакером. Полость кольцевой камеры над разделительной шайбой связана отверстием с осевым каналом штока. Причем фигурная гайка связана с корпусом перепускного клапана, снабженного посадочной поверхностью на торцовой части, обращенной к посадочному седлу нижнего переходника, в осевом канале которого установлено седло с подпружиненным шаровым клапаном, цанга установлена в разъемном корпусе. Суммарная площадь поперечного сечения ступенчатого кольцевого поршня и кольцевого выступа принята равной площади поперечного сечения корпуса перепускного клапана. Технический результат заключается в обеспечении закрытия клапана-отсекателя до операции по замене насоса, сохранении работоспособности закрытого клапана-отсекателя при любом изменении перепада давления. 2 ил.

Насосно-пакерная и отсекательная система для одновременно-раздельной эксплуатации пластов скважины (варианты) // 2519281

Изобретение относится к технике и технологии нефтегазодобычи и может быть применено для одновременно-раздельной добычи флюида из нескольких пластов одной насосной скважины с возможностью исследования и учета их параметров. Система по одному из вариантов включает оснащение колонны труб, по меньшей мере, пакером без или с разъединителем из двух - съемной и несъемной - частей; электропогружной установкой, без или с кожухом, снабженной телеметрией и расположенной над или между пластами выше пакера; хвостовиком ниже электропогружной установки; отсекателем для нижнего пласта, расположенным ниже электропогружной установки. При этом отсекатель состоит из корпуса с пропускным каналом, внутри которого размещен, по крайней мере, управляемый элемент, взаимодействующий непосредственно или через шток с запорным узлом. Колонна труб выше электропогружной установки снабжена либо муфтой с боковым отводом, либо как муфтой с боковым отводом, так и ниже ее ниппелем со сквозным осевым каналом, либо же ниппелем с боковым отводом, со сквозным эксцентричным и несквозным или сквозным осевым каналами. В осевой канал ниппеля спущен разделитель двух полостей на дополнительной колонне труб меньшего диаметра, без или с боковым обратным клапаном, или же установлен съемный клапан с помощью канатной техники или путем свободного падения. Ниже электропогружной установки отсекатель для нижнего пласта выполнен с боковым вводом или хвостовик снабжен дополнительной муфтой с боковым вводом. Ниже и выше электропогружной установки боковой ввод и боковой отвод, соответственно, отсекателя и муфты, или отсекателя и ниппеля, или же дополнительной муфты и муфты, соединены между собой гидравлической трубкой, проходящей снаружи электропогружной установки или внутри ее кожуха. Отсекатель жестко размещен непосредственно под телеметрией или под кожухом, или над пакером, или под пакером, или на любой части хвостовика, или же в съемной части разъединителя. Пакер между пластами установлен либо раздельно перед спуском в скважину электропогружной установки, либо же одновременно с электропогружной установкой на ее хвостовике. Если пакер гидравлического действия, то при увеличении давления в его гидрокамере, сообщенной с колонной труб или дополнительной колонной труб через гидравлическую трубку, он посажен либо автоматически при запуске электропогружной установки и, соответственно, повышения трубного давления на ее выходе, либо при целенаправленном создании и поддержании избыточного давления в дополнительной колонне труб, либо же при целенаправленном создании избыточного давления в колонне труб. Отсекатель образует между корпусом и управляемым элементом рабочую камеру, связанную гидравлически с колонной труб или дополнительной колонной труб через гидравлическую трубку. При этом его управляемый элемент выполнен в виде либо поршня, без или со сквозным осевым каналом, либо сильфона, без или с заполненным сжатым газом, а запорный узел выполнен в виде пары «цилиндр - затвор плунжерный» или «седло опорное - затвор упорный», причем поршень или сильфон и/или затвор находится под заданным усилием упругого элемента. Рабочая камера отсекателя или полость его корпуса над поршнем со сквозным осевым каналом гидравлически соединена непосредственно с телеметрией. Отсекатель перемещением в одну и другую стороны управляемого элемента закрывает и открывает запорный узел от создаваемого и/или стравливаемого избыточного давления в колонне труб или дополнительной колонне труб, а значит и в его рабочей камере, с помощью устьевого насоса или компрессора, или с помощью электропогружной установки, изменяя обороты ее двигателя, или же путем временного перекрытия и затем открытия на устье проходного сечения задвижки или регулятора при работе электропогружной установки, а именно он либо при создании и поддержании заданного избыточного трубного давления в рабочей камере принудительно закрывает или открывает запорный узел, а при стравливании давления из нее, наоборот, открывает или закрывает запорный узел под усилием упругого элемента, либо же при каждом кратковременном создании и затем стравливании заданного избыточного трубного давления в рабочей камере поочередно закрывает и открывает запорный узел по принципу действия авторучки. Отсекатель в последнем случае для фиксации закрытия и открытия его состояния дополнительно снабжен регулирующим механизмом любого исполнения, например, в виде вращающейся на штоке или в корпусе кодовой втулки со сквозными или глухими фигурными пазами под ограничитель, соответственно, в корпусе или на штоке, вследствие этого при создании избыточного давления в колонне труб или дополнительной колонне труб управляемый элемент отсекателя принудительно переходит от одного фиксированного - верхнего крайнего или среднего положения до не фиксированного - нижнего положения, и наоборот, при стравливании давления из нее, управляемый элемент под усилием упругого элемента переходит, соответственно, до другого фиксированного - среднего или верхнего крайнего положения. Также раскрыты еще 9 вариантов системы. Технический результат заключается в возможности управления с устья скважины гидравлическим и/или механическим воздействием через колонну труб одним или двумя отсекателями, под и/или над электропогружной установкой, для исследования и учета параметров пластов. 10 н.п. ф-лы, 55 ил.

Предохранительный клапан, оснащенный средствами для подачи энергии к вставному предохранительному клапану // 2522682

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинных клапанных системах. Способ управления работой клапана может включать установку электрического привода в проточный канал, проходящий через этот клапан по его длине, и управление работой запирающего устройства с помощью электрического питания, подаваемого к электрическому приводу. Внешний предохранительный клапан может содержать запирающее устройство, которое избирательно пропускает и блокирует поток текучей среды через продольный проточный канал, а также, по меньшей мере, один электрический разъем, подключающийся электрическим соединением к вставному предохранительному клапану, установленному в надлежащее положение в проточном канале. Способ управления работой внешнего предохранительного клапана в подземной скважине может включать установку вставного предохранительного клапана в этот внешний предохранительный клапан и управление работой вставного предохранительного клапана с помощью электрического тока, проходящего от внешнего предохранительного клапана к вставному предохранительному клапану. Технический результат заключается в повышении надежности работы электрически управляемой скважинной клапанной системы. 2 н.п. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.