Устройство для перекрытия скважины

 

ОГ1 ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<((181931 О

Сотоз Советск нк

Соцналнстнческнк реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.12.78 (2!) 2692106/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К.

Е 21 В 43/12

Геоударотоеииый комитет

СССР ао телам изобретеиий и открытий (53) УДК 622.276..53 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 17.04.81

P. P. Мухаметгалеев, P. Г. Шагиев, К. С. Фазлутдинов и Ф. P. Билалов (72) Авторы изобретения,(! 1 -1 г . (7 ". »( (71) Заявитель (/ i

Г."(-, " Р ы

I (»( (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к устройствам для .перекрытия нефтяной скважины, предназначенным для предотвращения открытого фонтанирования при аварийной ситуации, при проведении ремонта, а также для проведения исследований скважины.

Известно устройство для перекрытия скважины, содержащее корпус с осевым и радиальным каналами, концентрично размещенный в нем поршень с обратным клапаном, причем поршень образует с корпусом верхнюю и нижнюю камеры (1).

Указанное устройство обеспечивает как мгновенное, так и автоматическое перекрытие колонны труб. Однако открытие сечения труб автоматически произвести невозможно, в этом случае требуется использовать спецагрегаты для создания импульса давления с поверхности для открытия скважины. Таким образом, указанное устройство полуавтоматическое. К недостаткам его следует отнести и необходимость перерегулировки его при смене условий эксплуатации, что требует подъема устройства на поверхность вместе с колонной труб, а также наличие золотника, возвращаемого в исходное положение пружиной, что снижает надежность устройства.

Наиболее близким решением из известных является . устройство для перекрытия скважины, содержащее пакер с клапаном, корпус с каналами, внутри которого размещен поршень,,образующий с ним связанную с приемом глубинного насоса верхнюю камеру и нижнюю, связанную с затрубным надпакерным пространством скважины, и хвостовик (2).

10 Недостатком указанного устройства является низкая надежность управления работой его.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности управления работой устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено штоком с толкателем, установленным.на корпусе с возможностью осевого перемещения, отсекающим клапаном, установленным в корпусе, причем в послед2О нем выполнены кольцевая коническая проточка под поршень и каналы для сообщения надпакерного пространства с подпакерным пространством скважины, а поршень жестко связан со штоком и выполнен с заглушкой в верхней части и с осевым каналом, в котором установлен шаровой клапан, и ра диальным каналом для сообщения верхней и нижней камер, причем толкатель установлен с возможностью взаимодействия с отсекающим клапаном.

На фиг. — продольный разрез устройства; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б фиг. i.

В эксплуатационной колонне 1 установлен оставляемый пакер 2, имеющий клапан

3, который закрывается, например, пружиной 4 (при применении устройства для исследований скважины клапан 3 и пружина 4 могут не устанавливаться).

Узел перекрытия содержит хвостовик 5, уплотненный коническим (металл по металлу) уплотнением в пакере 2 и свободно сажаемый на него; при этом клапан 3 Открыт.

На хвостовик 5 навернута муфта перекрестного потока 6 с отсекающим клапаном 7, разделяющим в исходном положении обводной а и встречный в каналы для прохода жидкости из подпакерной полости 1 в затрубную полость 11. Сверху путь потоку жидкости преграждает глухой переводник 8, имеющий фильтр с.

Узел управления содержит патрубок 9, выполненный ступенчатым с расширенной цилиндрической верхней частью и радиальной прорезью d. Корпус содержит муфту перекрестного потока 6, переводник 8 и патрубок 9, в котором размещен полый поршень

10 с радиальными отверстиями е. Поршень

10 уплотнен в исходном положении коническими поверхностями: своей и патрубка 9, сверху заглушен пробкой 11 и имеет обратный шаровой клапан 12. С помощью винта

13 к поршню 10 прикреплен Г-образный шток

14 с толкателем 15, взаимодействующим с отсекающим клапаном 7. Диаметр поршня

10 больше,чем диаметр отсекающего клапана 7.

К патрубку 9 навинчен цилиндр насоса

16 с плунжером 17 и нагнетательным клапаном 18, ниже которого расположена подпоршневая полость II I. Детали 10, 11, 12 в сборе с патрубком 9 служат всасывающим клапаном насоса 16.

Устройство работает следующим образом.

При запуске насоса и ходе плунжера !7 вверх в полости III создается разряжение.

Давлением жидкости, поступающей через фильтр с из полости 11,шар 12 поднимается, а поскольку отверстия е перекрыты, жидкость давит на пробку 11 и поднимает поршень 10. Вместе с поршнем 10 поднимается

Г-образный шток 14, толкатель 15 поднимает отсекающий клапан 7, и жидкость из полости 1 через каналы а и в попадает в полость II. Таким образом отсекающий клапан автоматически открывается.

Поршень 10 поднимается до тех пор, пока отверстия е не выйдут в расширенную

19310

IQ

4 часть патрубка 9. При этом жидкость из полости II попадает в полость 111. Таким образом, в такте всасывания полости I, (1 и III соединены между собой, и жидкость из пласта поступает на прием глубинного насоса.

При ходе плунжера 17 вниз (такт нагнетания) давление в полости III возрастает (за счет столба жидкости в насосно-компрессорных трубах), и шаровой клапан 12 закрывается. Под давлением столба жидкости в насосно-компрессорных трубах поршень 10 принудительно возвращается в нижнее (исходное) положение. При этом Г-образный шток и толкатель 15 также движутся вниз, отсекающий клапан 7 закрывается, автоматически и мгновенно разобщая полости I и 11.

При работе глубинного насоса поршень

10 движется синхронно с плунжером 17 глубинного насоса и посредством Г-образного штока 14 управляет отсекающим клапаном 7.

При подъеме устройства вместе с колонной труб и насосом (например, для ремонта глубинного насоса) клапан 3 закрывается, прекращая поступление жидкости из пласта и полости 1 в полость 11. Тем самым отпадает необходимость глушения скважины.

Устройство без изменения существа изобретения может быть применено с любым типом глубинного насоса. При этом, если это насос с центральным всасывающим клапаном, то схема компановки устройства в скважине остается без изменений, как показано на фиг. 1. Если же применяется насос с боковым всасывающим каналом - (например, серийно выпускаемые электроцентробежные насосы), то такой насос устанавливается вместо переводника 8, т. е. узел управления (детали 9, 10, 11, 12, 13) устанавливаются на нагнетательной линии глубинного насоса, а узел отсекания (детали 2, 3, 4, 5, 6, 7)— ниже насоса; шток 14 удлиняется, а детали 16, 17, 18 не ставятся. Работа устройства при этом аналогична вышеописанной; устройство открывает подпакерную полость 1 при запуске и закрывает при остановке работы глубинного насоса.

Устройство имеет следующие преимущества.

1. Применимо с любыми типами глубинных насосов (штанговыми, гидропоршневыми, электроцентробежными, винтовыми и т. д.).

2. Процессы закрытия и открытия отсекающего клапана происходя!т автоматически за счет использования энергии потока, создаваемого глубинным насосом; необходимость использования дополнительных управляющих механизмов, узлов, .электроприводных устройств, специальных насосов и т. и. отпадает.

3. Процессы закрытия и открытия отсекающего клапана происходят мгновенно, синхронно с движением плунжера. Это дает

819310 закрывать скважину до заполнения ее жидкостью, т. е. устранить необходимость подвоза емкостей для сбора газированной жидкости из скважины перед демонтажом оборудования; получать качественные кривые восстановления давления при исследованиях скважины, с неискаженным влиянием притока жидкости в ствол скважины начальным участком; циклически воздействовать на пласт с целью очистки призабойной зоны.

4. Обладает повышенной надежностью в силу того, что в нем нет пружин, поршень передвигается принудительно .под большим давлением, вероятность заклинивания минимальна.

5. Применение шаровых самоустанавливающихся клапанов увеличивает долговеч- 1s ность устройства.

6. Устройство характеризуется простотой регулировки; необходимость перерегулировки при смене условий эксплуатации скважины (изменении пластового давления, обводненности-и т. д.) отпадает.

7. Применение устройства не требует переделки серийно выпускаемого оборудования и не ограничивает габаритов глубинных насосов.

8. Конструкция клапанов не усложняется и количество их не увеличивается: клапан

18 — нагнетательный клапан насоса — имеется в любой из технологических схем насосов; клапан 12 (совместно с деталями 9, 10, 11) является всасывающим клапаном и также является неотъемлемой частью любо- ЗО го насоса; клапан 7 — отсекающий клапан, является неотъемлемой частью любого типа отсекателя; клапан 3 — створчатый клапан отсекателя (для целей исследования скважин может не устанавливаться).

9. Устройство позволяет производить наземный и подземный ремонты скважин без глушения, предотвращать аварийные фонтанные проявления (например, при обрыве полированного штока) и улучшить условия охраны окружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для перекрытия скважины, содержащее пакер с клапаном, корпус с каналами, внутри которого размещен поршень, образующий с ним связанную с приемом глубинного насоса верхнюю камеру и нижнюю, связанную с затрубным надпакерным пространством скважины, и хвостовик, отличаю щееся тем, что, с целью повышения надежности управления работой устройства, оно снабжено штоком с толкателем, установленным на корпусе с возможностью осевого перемещения, отсекающим клапаном, установленным в корпусе, причем в последнем выполнены кольцевая коническая проточка под поршень и каналы для сообщения надпакерного пространства с подпакерным пространством скважины, а поршень жестко связан со штоком и выполнен с заглушкой в верхней части и с осевым каналом, в котором установлен шаровой клапан, и радиальным каналом для сообщения верхней и нижней камер, причем толкатель установлен с возможностью взаимодействия с отсекающим клапаном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 441397, кл. Е 21 В 43/12, 11.02.69.

2. Нугаев P. Я. и др. «К вопросу повышения эффективности применения пакеров-отсекателей», реферативный научно-технический сборник «Машины и нефтяное оборудование». М., ВНИИОЭНГ, И 3, 1973.

819310 б-Х, Составитель В. Борискина

Редактор Т. Авдейчик Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 834/4 Тираж 627 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4