Клапан для освоения скважины


 


Владельцы патента RU 2535543:

Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено при освоении скважин. Клапан содержит полый корпус с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб и с радиальным отверстием, полый золотник с радиальным отверстием, поршень. Полый золотник размещен эксцентрично относительно корпуса и жестко зафиксирован на его наружной поверхности. Радиальные отверстия корпуса и золотника сообщаются между собой, причем полый золотник снабжен боковым каналом. Поршень жестко закреплен на нижней части штока, а верхняя часть штока оснащена наружным кольцевым выступом и герметично вставлена в регулировочную гайку с возможностью осевого перемещения относительно регулировочной гайки. Регулировочная гайка ввернута во внутреннюю резьбу полого золотника, выполненную на ее верхнем конце, причем поршень подпружинен от регулировочной гайки вниз, а ниже поршня в золотнике выполнена гидравлическая камера, сообщающаяся с внутренним пространством корпуса. Под действием избыточного давления в гидравлической камере поршень имеет возможность осевого перемещения вверх и сообщения гидравлической камеры с заколонным пространством скважины через боковой канал полого золотника. Технический результат заключается в снижении и возможности регулирования гидравлического давления для срабатывания клапана, обеспечении возможности прохождения геофизических приборов через клапан, а также в возможности совмещения нескольких технологических операций за один спуск колонны труб. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при освоении скважин.

Известен циркуляционный клапан для освоения скважин (авторское свидетельство SU №567806, МПК Е21В 43/00, 1977 г.), включающий полый корпус с радиальными каналами, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый ступенчатый золотник, имеющий в верхней части большую головку (поршень), в нижней части меньшую головку, образующие кольцевую полость, и завихритель потока, выполненный в виде втулки с наклонными лопатками, жестко закрепленный в корпусе.

Недостатком такого клапана являются:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием конструктивно сложных в изготовлении деталей (завихритель потока, ступенчатый золотник);

- во-вторых, центральный канал клапана не обеспечивает прохождение глубинных приборов (манометров) ниже клапана.

Наиболее близким по технической сущности является клапан для освоения скважин (патент RU №2133819, МПК Е21В 34/06, опубл. 27.07.1999 г. в бюл. №21), содержащий полый корпус с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб и с радиальными отверстиями и размещенный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения полый золотник с поршнем, при этом внутренняя поверхность корпуса имеет ступенчатую выемку, в которой размещен упомянутый золотник с поршнем, при этом золотник снабжен радиальными отверстиями, в крайнем нижнем положении золотника совпадающими с радиальными отверстиями корпуса, поршень золотника расположен в его средней части, а выше и ниже поршня между корпусом и золотником образованы камеры, верхняя из которых посредством радиальных отверстий сообщена с затрубным пространством, а нижняя - герметизирована.

Недостатком такого клапана являются:

- во-первых, золотник установлен в корпусе, что ограничивает геометрические размеры камеры, а это требует создания высоких давлений 5,0-6,0 МПа в затрубном пространстве скважины для срабатывания клапана;

- во-вторых, для срабатывания клапана необходимо создать в заколонном пространстве скважины гидравлическое давление, а в случае не герметичности эксплуатационной колонны скважины - создать гидравлическое давление, достаточное для срабатывания клапана, не удастся;

- в-третьих, полый золотник установлен в корпусе, что сужает проходное сечение центрального канала клапана относительно внутреннего диаметра колонны насосно-компрессорных труб, что ограничивает прохождение глубинных геофизических приборов в скважине ниже клапана;

- в-четвертых, не регулируемое давление срабатывания клапана;

- в-пятых, клапан не позволяет совмещать проведение нескольких технологических операций за один спуск колонны труб.

Техническими задачами изобретения является снижение гидравлического давления для срабатывания клапана с возможностью ее регулирования, исключение заполнения заколонного пространства скважины для срабатывания клапана с возможностью прохождения геофизических приборов через клапан исходя из внутреннего диаметра колонны насосно-компрессорных труб и совмещение нескольких технологических операций за один спуск колонны труб.

Поставленная техническая задача решается клапаном для освоения скважин, содержащим полый корпус с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб и с радиальным отверстием, полый золотник с радиальным отверстием, поршень.

Новым является то, что полый золотник размещен эксцентрично относительно корпуса и жестко зафиксирован на его наружной поверхности, при этом радиальные отверстия корпуса и золотника сообщаются между собой, причем полый золотник снабжен боковым каналом, при этом поршень жестко закреплен на нижней части штока, а верхняя часть штока оснащена наружным кольцевым выступом и герметично вставлена в регулировочную гайку с возможностью осевого перемещения относительно регулировочной гайки, при этом регулировочная гайка ввернута во внутреннюю резьбу полого золотника, выполненную на ее верхнем конце, причем поршень подпружинен от регулировочной гайки вниз, а ниже поршня в золотнике выполнена гидравлическая камера, сообщающаяся с внутренним пространством корпуса, причем под действием избыточного давления в гидравлической камере поршень имеет возможность осевого перемещения вверх и сообщения гидравлической камеры с заколонным пространством скважины через боковой канал полого золотника.

На чертеже схематично в продольном разрезе изображен клапан для освоения скважины.

Клапаном для освоения скважин содержит полый корпус 1 (см. чертеж) с муфтовым 2 и ниппельным 3 концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) (не показано) и с радиальным отверстием 4 (см. фигуру), полый золотник 5 с радиальным отверстием 6.

Полый золотник 5 размещен эксцентрично относительно корпуса 1 и жестко зафиксирован на его наружной поверхности, например, с помощью сварного соединения. Радиальные отверстия 4 и 6 соответственно корпуса 1 и золотника 5 сообщаются между собой. Полый золотник 5 снизу снабжен боковым каналом 7, а поршень 8 жестко закреплен на нижней части штока 9.

Верхняя часть штока 9 оснащена наружным кольцевым выступом 10 и герметично вставлена в регулировочную гайку 11 с возможностью осевого перемещения относительно регулировочной гайки 11, при этом регулировочная гайка 11 ввернута во внутреннюю резьбу 12 полого золотника 5, выполненную на ее верхней части.

Наружный кольцевой выступом 10 штока 9 ограничивает осевое перемещение вниз штока 9 жестко соединенного с поршнем 8.

Поршень 8 подпружинен пружиной 13 от регулировочной гайки 11 вниз, а ниже поршня 8 в золотнике 5 выполнена гидравлическая камера 14, сообщающаяся с внутренним пространством 15 корпуса 1, причем под действием избыточного давления в гидравлической камере 14 поршень имеет возможность осевого перемещения вверх и сообщения гидравлической камеры 14 с заколонным пространством скважины через боковой канал 7.

Величиной вращения регулировочной гайки 11 в полый золотник 5 регулируется усилие сжатия пружины 13, а следовательно, изменение давления в гидравлической камере 14, которое в ней необходимо создать для срабатывания клапана (сообщения внутреннего пространства 15 корпуса 1 с заколонным пространством скважины). Например, при вворачивании регулировочной гайки 11 во внутреннюю резьбу 12 полого золотника 5 на длину 1 давление срабатывания составит 3,0 МПа, а при максимальной длине L - составит 5,0 МПа, зависит от жесткости пружины.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными кольцами (на фигуре показано условно).

Предлагаемый клапан позволяет совместить несколько технологических операций за один спуск колонны труб, например, опрессовку эксплуатационной колонны и освоение скважины заменой скважинной жидкости на более легкую, например, пенный состав по всему ствола скважины как во внутреннем пространстве колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) так и в затрубном пространстве в надпакерной зоне, проведение геофизических исследований пласта.

Клапан для освоения скважины работает следующим образом.

Клапан устанавливается на колонне НКТ на 3-5 м выше пакера (не показаны), при этом внутренний диаметр корпуса 1 соответствует внутреннему диаметру колонны НКТ, с которыми соединяются верхняя муфтовая и нижняя ниппельная части корпуса 1 клапана.

Производят спуск колонны НКТ с пакером так, чтобы пакер находился на 5-7 м выше осваиваемого пласта скважины, производят посадку пакера.

Далее с помощью насосного агрегата (не показано), например, цементировочного агрегата ЦА-320 производят заполнение заколонного пространства скважины через затрубную задвижку технологической жидкостью и осуществляют опрессовку эксплуатационной колонны скважины на требуемое давление опрессовки, например 9,0 МПа, при этом жидкость, находящаяся в заколонном пространстве надпакерной зоны, оказывает гидравлическое воздействие на поршень 8 сверху через боковой канал 7 (см. фигуру) золотника 5 и исключаются перетоки жидкости из заколонного пространства во внутреннее пространство колонны НКТ. По окончании опрессовки отсоединяют насосный агрегат от затрубной задвижки скважины.

Далее производят освоение скважины заменой скважинной жидкости на более легкую, например, на пенный состав, плотность которой в процессе закачки снижают постепенно с помощью газобустерной установки (не показано) на устье скважины. Производят закачку пенного состава по колонне НКТ в скважину и создают в колонне НКТ и, соответственно, во внутреннем пространстве 15 и гидравлической камере 14 (см. фигуру) избыточное давление, достаточное для срабатывания клапана, например, как указано выше 3,0 МПа. Избыточное давление воздействует снизу на кольцевую площадь поршня 8, при этом преодолевается прижимное усилие пружины 13 и шток 9 с поршнем 8 перемещаются вверх. Как только поршень 9 окажется выше радиального канала 7 полого золотника 5 произойдет сообщения гидравлической камеры 14 с заколонным пространством скважины через боковой канал 7 полого золотника 5. Таким образом, внутреннее пространство 15 корпуса 1 и, соответственно, колонны НКТ сообщится с заколонным пространством скважины. После этого производят полное замещение пенным составом всего объема заколонного пространства в надпакерной зоне методом прямой промывки. По окончании технологической операции по освоению скважины производят геофизические исследования.

Для этого по колонне НКТ через предлагаемый клапан спускают любой известный геофизический прибор в зависимости от цели исследования, например: в интервал пласта, спускают дебитомер и термометр и производят геофизические исследования.

Предлагаемый клапан обеспечивает прохождение через него геофизических приборов, так как его внутренний диаметр соответствует внутреннему диаметру колонны НКТ.

Предлагаемый клапан для освоения скважины в отличие от прототипа, кроме освоения скважины позволяет произвести опрессовку эксплуатационной колоны скважины, так как предлагаемый клапан не перепускает жидкость из заколонного пространства скважины во внутреннее пространство колонны НКТ.

В предлагаемом клапане для освоения скважины благодаря длине вворачивания регулировочной гайки во внутреннюю резьбу золотника возможна регулировка давления срабатывания клапана. Кроме того, исключается необходимость заполнения заколонного пространства скважины для срабатывания клапана.

Предлагаемый клапан для освоения скважины позволяет в процессе освоения и испытания скважин производить спуск (прохождение) глубинных геофизических приборов на забой скважины при проведении гидродинамических исследований, также позволяет совмещать проведение нескольких технологических операций за один спуск колонны труб, что позволяет снизить финансовые затраты.

Клапан для освоения скважин, содержащий полый корпус с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб и с радиальным отверстием, полый золотник с радиальным отверстием, поршень, отличающийся тем, что полый золотник размещен эксцентрично относительно корпуса и жестко зафиксирован на его наружной поверхности, при этом радиальные отверстия корпуса и золотника сообщаются между собой, причем полый золотник снабжен боковым каналом, при этом поршень жестко закреплен на нижней части штока, а верхняя часть штока оснащена наружным кольцевым выступом и герметично вставлена в регулировочную гайку с возможностью осевого перемещения относительно регулировочной гайки, при этом регулировочная гайка ввернута во внутреннюю резьбу полого золотника, выполненную на ее верхнем конце, причем поршень подпружинен от регулировочной гайки вниз, а ниже поршня в золотнике выполнена гидравлическая камера, сообщающаяся с внутренним пространством корпуса, причем под действием избыточного давления в гидравлической камере поршень имеет возможность осевого перемещения вверх и сообщения гидравлической камеры с заколонным пространством скважины через боковой канал полого золотника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для проведения ремонта скважин. Клапан-отсекатель устанавливается в составе лифтовой колонны труб над гидравлическим устройством и состоит из разъемного корпуса, в осевом канале которого установлен полый плунжер с кольцевым выступом, опирающимся на пружину.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам обратным осесимметричным с верхним разъемом, и предназначено в качестве неуправляемых, автоматически действующих защитных устройств для предотвращения обратного потока рабочих сред в объектах энергетики и газонефтехимии.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам обратным осесимметричным, и предназначено в качестве неуправляемых, автоматически действующих защитных устройств для предотвращения обратного потока рабочих сред в объектах энергетики и газонефтехимии.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено в качестве обратного клапана для перекрытия проходного сечения трубопровода с потоком рабочих веществ. Обратный клапан содержит корпус (1).

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено, в частности, для добычи флюидов из скважины штанговыми винтовыми насосами. Клапан обратный штанговый включает седло и запорный элемент.

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначен в качестве обратного клапана для использования в трубопроводных системах газовых, нефтяных и энергетических магистралей высокого давления.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для осуществления контроля и автоматического закрывания расположенных ниже по потоку газопроводов при превышении определенного максимального расхода.

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для использования в плунжерных насосах, работающих в тяжелых условиях: агрессивная среда, высокая концентрация твердых частиц, высокое давление и т.д.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при добыче нефти, промывке и освоении скважин. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для проведения ремонта скважин. Клапан-отсекатель устанавливается в составе лифтовой колонны труб над гидравлическим устройством и состоит из разъемного корпуса, в осевом канале которого установлен полый плунжер с кольцевым выступом, опирающимся на пружину.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений для импульсной закачки жидкости в пласт.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для гидравлического разрыва углеводородсодержащего пласта. Скважинная система содержит множество скользящих муфт, имеющих центральный сквозной канал.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть использовано при текущем ремонте скважин, оборудованных фонтанным лифтом, электроцентробежными (или другими типами) насосами.

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено в качестве запорно-регулирующего устройства для использования, например, в комплексе оборудования для добычи нефти, в котором подача жидкости осуществляется с помощью электроцентробежного насоса.

Группа изобретений относится к технике и технологии нефтегазодобычи и может применяться для эксплуатации насосной скважины. Обеспечивает повышение эффективности эксплуатации насосной скважины за счет предотвращения глушения продуктивного пласта ниже пакера при замене электропогружного насосного агрегата.

Группа изобретений относится к добыче углеводородов в подземных пластах и, более конкретно, к механизму для активирования множества скважинных устройств в случае, когда необходимо создать множество зон добычи.

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.

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.

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.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинных клапанных системах. Система содержит трубчатую колонну и пустотелый активационный шар. Трубчатая колонна приспособлена для размещения в скважине и включает в себя седло. Активационный шар приспособлен для сбрасывания в скважину для размещения в седле. Шар содержит наружную оболочку, которая образует сферическую поверхность. Наружная оболочка образует замкнутый объем и выполнена из металлического материала. Активационный шар включает в себя опорную конструкцию, расположенную на внутренней поверхности наружной оболочки. Технический результат заключается в повышении эффективности системы активации скважинного инструмента. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх