Перепускной клапан для скважинного гидродомкрата

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности предназначено для изоляции зон осложнения бурения скважин профильными перекрывателями. Перепускной клапан для скважинного гидродомкрата, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержит полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением. Причем ниппель выполнен с возможностью герметичного перекрытия перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом. Причем ниппель вставлен герметично за счет наружного уплотнения в полый шток с возможностью ограниченного перемещения вверх и поджат пружиной вниз относительно штока, а перепускное отверстие выполнено снизу ниппеля и снабжено седлом клапана. При этом внутри цилиндрического сужения установлена вставка с клапаном сверху, вокруг которого выполнены перепускные каналы. Причем клапан выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с седлом и перекрытием перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а ниппель в районе установки пружины оснащен радиальными технологическими отверстиями. Технический результат заключается в повышении надежности клапана. 1 ил.

 

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности предназначено для изоляции зон осложнения бурения скважин профильными перекрывателями.

Известно устройство изоляции зон осложнения бурения скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками (патент RU №2374424, МПК E21B 29/10, опубл. 27.11.2009 г., бюл. №33). Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружными уплотнениями, герметично взаимодействующими с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель оснащен обратным клапаном, перекрывающим проходной канал, выше обратного клапана в ниппеле выполнены радиальные отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия кольцевым сужением при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, кольцевое сужение которого оснащено каналами, сообщающими внутреннюю полость корпусной втулки над кольцевым сужением с внутренней полостью под кольцевым сужением, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом.

Недостатками данного устройства являются:

- одновременно сопрягаемые уплотнительные элементы на разных цилиндрических диаметральных поверхностях штока и корпуса, что требует высокой точности изготовления деталей;

- быстрый износ уплотнительных элементов ниппеля внизу штока при многократном использовании (открытие и закрытие клапана происходит при каждом прохождении резьбового соединения расширяющей головкой), так как при входе и выходе из кольцевого сужения корпуса происходит их деформация, в результате чего после каждой спускоподъемной операции необходимо перебирать клапан и заменять уплотнительные элементы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является перепускной клапан (патент RU №2560035, МПК E21B 34/12, опубл. 20.08.2015 г., бюл. №23), содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель перекрыт снизу, выше перекрытия выполнены отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом, причем цилиндрическое сужение корпусной втулки выполнено цельным, а ниппель перекрыт снизу глухой заглушкой, при этом отверстия, сообщающие внутреннее пространство корпусной втулки и внутреннее пространство штока, расположены выше наружного уплотнения, которое выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой в виде воротниковой манжеты, концы которого зафиксированы на ниппеле соответственно нижним и верхним упорами, причем верхний упор оснащен каналами, сообщающими полость стакана с внешним пространством.

Недостатком данного клапана является быстрый износ воротниковой манжеты наружного уплотнения ниппельного конца штока из-за многократных ее деформаций при входе и выходе из цилиндрического сужения корпуса при работе клапана, что приводит к быстрой потере герметичности и необходимости срочной замены уплотнения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной конструкции перепускного клапана для скважинного гидродомкрата, которая позволит увеличить срок его службы и минимизировать аварийные ситуации, связанные с отказом уплотнений при работе в скважине за счет исключения упругих уплотнительных элементов из перепускной системы клапана.

Техническая задача решается перепускным клапаном, расположенным выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержащим полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, причем ниппель выполнен с возможностью герметичного перекрытия перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом.

Новым является то, что ниппель вставлен герметично за счет наружного уплотнения в полый шток с возможностью ограниченного перемещения вверх и поджат пружиной вниз относительно штока, а перепускное отверстие выполнено снизу ниппеля и снабжено седлом клапана, при этом внутри цилиндрического сужения установлена вставка с клапаном сверху, вокруг которого выполнены перепускные каналы, причем клапан выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с седлом и перекрытием перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а ниппель в районе установки пружины оснащен радиальными технологическими отверстиями.

На чертеже показан перепускной клапан с осевым разрезом в транспортном положении.

Перепускной клапан (далее по тексту - клапан) включает полую корпусную втулку 1 с цилиндрическим сужением 2 снизу и полый шток 3, вставленный телескопически в корпусную втулку 1 с возможностью ограниченного перемещения. Снизу полый шток 3 имеет наружное уплотнение 4 и оснащен ниппелем 5, который выполнен с возможностью герметичного перекрытия перепускного отверстия 6 при перемещении полого штока 3 вниз относительно корпусной втулки 1. Причем корпусная втулка 1 соединена внизу с помощью резьбы 7 с расширяющей головкой (на чертеже не показана), а полый шток 3 соединен вверху резьбой 8 с гидродомкратом (на чертеже не показан).

При этом ниппель 5 герметично за счет наружного уплотнения 9 вставлен в полый шток 3 с возможностью ограниченного перемещения вверх внутри него и поджат пружиной 10 вниз относительно полого штока 3, а перепускное отверстие 6 выполнено снизу ниппеля 5 и снабжено седлом клапана 11, зафиксированным, например, с помощью прижимной гайки 12. Внутри цилиндрического сужения 2 корпусной втулки 1 установлена вставка 13 с шаровым клапаном 14, большая часть которого находится внутри вставки 13, а меньшая выступает сверху. Причем снизу шаровой клапан 14 поджат резьбовой регулировочной пробкой 15, сверху упирается в ограничительный выступ 16 вставки 13. Вокруг шарового клапана 14 во вставке 13 выполнены перепускные каналы 17.

При перемещении полого штока 3 вниз относительно корпусной втулки 1 шаровой клапан 14 герметично благодаря наружному уплотнению 18 седла клапана 11, установленному внутри гайки 12, взаимодействует с ним, перекрывая перепускное отверстие 6 ниппеля 5. Для промывки пружины 10 ниппель 5 в районе установки пружины 10 оснащен радиальными технологическими отверстиями 19.

Технологические конструктивные элементы, не влияющие на работоспособность клапана, в чертеже не указаны.

Клапан работает следующим образом.

Перед спуском клапана в скважину проверяют шаровой клапан 14, который должен свободно вращаться внутри вставки 13 корпусной втулки 1. При необходимости с помощью резьбовой регулировочной пробки 15 регулируют положение шарового клапана 14 относительно ограничительного выступа 16 вставки 13.

Далее с помощью резьбы 7 снизу корпусной втулки 1 клапан соединяют с расширяющей головкой, а вверху с помощью резьбы 8 полого штока 3 его соединяют с гидродомкратом. На колонне бурильных труб компоновку, состоящую из гидродомкрата, клапана, расширяющей головки и соединенного с ними профильного перекрывателя (на чертеже не показаны), спускают в скважину в намеченный интервал установки перекрывателя. Затем в колонне бурильных труб создают избыточное гидравлическое давление, которым расширяют профильный перекрыватель до плотного прижатия к стенкам скважины. При этом наружное уплотнение 4 полого штока 3 предотвращает несанкционированные перетоки жидкости из внутренних полостей клапана в скважину и наоборот.

После установки перекрывателя отсоединяют от него расширяющую головку вместе с клапаном и гидродомкратом и, прокачивая через всю компоновку промывочную жидкость, начинают перемещать ее вниз до упора расширяющей головки в недорасширенный участок перекрывателя или резьбовое соединение одной из секций перекрывателя. При этом корпусная втулка 1 клапана останавливается, а полый шток 3 с ниппелем 5 продолжают телескопически перемещаться вниз относительно корпусной втулки 1 до упора торца 20 полого штока 3 в торец 21 цилиндрического сужения 2 корпусной втулки 1.

Седло клапана 11 снизу ниппеля 5 при перемещении вниз полого штока 3 начинает взаимодействовать с шаровым клапаном 14 раньше, чем совместятся торцы 20 и 21 полого штока 3 и цилиндрического сужения 2 корпусной втулки 1. При этом ниппель 5, преодолевая сопротивление пружины 10, входит внутрь полого штока 3, а седло клапана 11 за счет сжатия пружины 10 плотно прижимается к шаровому клапану 14, перекрывая перепускное отверстие 6 ниппеля 5. Одновременно за счет разницы давления жидкости внутри и снаружи ниппеля 5 происходит более плотное прижатие седла клапана 11 к шаровому клапану 14.

При этом наружное уплотнение 9 ниппеля 5 и наружное уплотнение 18 (расположено внутри гайки 12) седла клапана 11 препятствуют утечкам жидкости из внутренней полости штока 3, а технологические радиальные отверстия 19 в районе установки пружины 10 не дают скважинному шламу скапливаться за уплотнением 9 ниппеля 5.

Циркуляция промывочной жидкости при этом прекращается и давление начинает воздействовать только на поршни гидродомкрата, под действием осевого усилия которого расширяющая головка раздает недорасширенные гидравлическим давлением участки перекрывателя и резьбовые соединения секций перекрывателя до плотного прижатия их к стенкам скважины. Затем давление сбрасывают и продолжают спуск компоновки до следующего сужения в перекрывателе. Под действием веса расширяющей головки, закрепленной внизу корпусной втулки 1, клапан возвращается в исходное транспортное положение и жидкость продолжает циркулировать через полый шток 3, перепускное отверстие 6 ниппеля 5 и перепускные каналы 17 вставки 13 корпусной втулки 1.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность клапана для скважинного гидродомкрата и исключить аварийность при установке профильного перекрывателя в скважине за счет использования в конструкции клапана стандартной клапанной пары шар-седло вместо упругих уплотнительных элементов, позволяющей многократно использовать клапан без дополнительного обслуживания.

Перепускной клапан для скважинного гидродомкрата, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, причем ниппель выполнен с возможностью герметичного перекрытия перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом, отличающийся тем, что ниппель вставлен герметично за счет наружного уплотнения в полый шток с возможностью ограниченного перемещения вверх и поджат пружиной вниз относительно штока, а перепускное отверстие выполнено снизу ниппеля и снабжено седлом клапана, при этом внутри цилиндрического сужения установлена вставка с клапаном сверху, вокруг которого выполнены перепускные каналы, причем клапан выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с седлом и перекрытием перепускного отверстия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, а ниппель в районе установки пружины оснащен радиальными технологическими отверстиями.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для высокоскоростного приведения в действие гидроприводом. Описаны устройство и способ высокоскоростного приведения в действие гидроприводом.

Группа изобретений относится к технике нагнетания газа и жидкости в продуктивный пласт насосом для поддержания пластового давления. Способ нагнетания газа и жидкости в скважину насосом, снабженным всасывающим и нагнетательным клапанами, заключается во вводе газожидкостной смеси с заданным избыточным давлением от постороннего источника.

Группа изобретений относится к устройствам для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной. Установка включает колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 6, насосную установку 12 с хвостовиком 13, размещенную на указанной колонне, пакер 8 для разобщения залежей 1 и 2 друг от друга, гидравлические каналы, количество которых соответствует числу залежей, и каждая из которых соединена с соответствующим гидравлическим каналом, а все гидравлические каналы соединены с общим суммарным гидравлическим каналом, представляющим собой полость 11 колонны НКТ выше насосной установки 12, клапан-отсекатель 14, размещенный ниже насосной установки 12 и выполненный с возможностью открытия/перекрытия гидравлического канала нижней залежи к насосной установке.

Изобретение относится к выборочно приводимым в действие барьерам для трубной колонны на подземной площадке. Технический результат заключается в предотвращении деформации отверстия гнезда шара, тем самым не допуская зависания шара.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для промывки скважины. Устройство состоит из ствола, корпуса, кольцевой камеры, клапана, а также кольцевого поршня, толкателя.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и имеет возможности извлечения из колонны насосно-компрессорных труб для осуществления ремонта или проведения профилактических работ с последующей установкой.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для гидравлического разрыва пласта. Способ включает спуск в скважину колонны НКТ с пакером, посадку пакера над кровлей пласта, подлежащего гидроразрыву, закачку жидкости разрыва в пласт по колонне НКТ через скважину до создания трещины в пласте, крепление созданной трещины закачкой проппанта, закрытие скважины и ожидание спада давления, стравливание остаточного устьевого давления до атмосферного, разгерметизацию устья скважины, срыв пакера и подъем колонны НКТ из скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для герметизации колонны насосно-компрессорных труб при проведении цикла освоения скважины путем закрытия клапана пусковой муфты.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинной клапанной системе. Клапан включает корпус, модуль перекрытия канала, механический рычажный механизм, модуль привода и блок управления.

Изобретение относится к скважинному оборудованию и может быть применено для перепуска жидкости из нижележащего пласта в вышележащий пласт. Устройство включает полый корпус с выпускным каналом и выступом снизу, гильзу, соосно размещенную внутри полого корпуса с возможностью осевого перемещения, сменную насадку и клапан, пропускающий жидкость изнутри наружу.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к ремонтно-изоляционным работам при восстановлении герметичности обсадных колонн. Способ включает перекрытие зоны негерметичности изнутри пластырем в виде деформируемой трубы, его расширение по всей длине путем создания водой избыточного давления.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке и эксплуатации нефтяных пластов с зонами различной проницаемости в горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации и ремонту скважин, и может использоваться для герметизации нарушений эксплуатационной колонны и обводненных пластов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для герметизации нарушений эксплуатационной колонны. В извлекаемом резьбовом пластыре производят раздельную установку пакерующих элементов, на которых устанавливают уплотнительные манжеты, путем поочередного расширения пакерующих элементов, начиная с верхнего в результате двух спуско-подъемных операций с поочередным применением двух гидравлических посадочных инструментов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для изоляции зоны осложнения ствола скважины при бурении. Технический результат заключается в повышении надежности устройства.

Изобретение относится к устройствам для разобщения и герметизации нарушений скважины. Техническим результатом является повышение надежности пакера.

Группа относится к способу герметизации участка обсадной трубы в скважине, причем участок содержит несколько мест течи, перфорационных отверстий и/или мест ослабления обсадной трубы или других дефектов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам изоляции зон осложнений при бурении скважин перекрывателями из профильных труб. Способ включает спуск перекрывателя с выправляющим инструментом в зону поглощения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при устранении негерметичности эксплуатационной колонны скважин. При осуществлении способа определяют места нарушения герметичности, спускают в скважину на колонне труб перекрыватель и крепят его в месте нарушения, применяют минералополимерный состав со свойствами холодной сварки.

Изобретение относится к области геотехнического мониторинга, при котором определяется температура грунта, в частности к ремонту скважин. При осуществлении способа производят установку в негерметичную защитную стальную трубу термометрической скважины полиэтиленовой трубы, герметично заплавленной с нижнего конца, фиксируемой стальным кольцом, навинчивающимся на дефектную стальную защитную трубу, без учета локализации дефектного участка стальной защитной трубы.
Наверх