Клапан уравнительный механический
EQUALIZING MECHANICAL VALVE

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для выравнивания давления затрубного надпакерного пространства с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).
Область применения:
– для проведения гидроразрыва пластов;
– для закачки воды в нагнетательных скважинах;
– для разделения пластов при одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и одновременно-раздельной закачке (ОРЗ);
– для проведения ремонтно-изоляционных работ и других технологических операций, при проведении которых возникает необходимость выравнивания давления.
Клапан уравнительный механический применяется в нагнетательных, эксплуатационных нефтяных и газовых обсаженных скважинах.
Из уровня техники известен клапан-отсекатель, содержащий корпус с переводником на нижнем конце. Во внутренней полости корпуса с переводником на нижнем конце размещены шток, цанга, гайка регулирующая, втулка направляющая, тарель, седло и пружина. При этом клапан-отсекатель снабжен втулкой упорной, втулкой-толкателем с кольцевым буртиком на наружной поверхности и гайкой упорной. Пружина размещена в кольцевой полости между втулкой-толкателем и переводником. Пружина взаимодействует с кольцевым буртиком втулки-толкателя и гайкой упорной. Втулка упорная размещена в кольцевой полости между втулкой-толкателем, седлом и корпусом (RU 2293839 C1, 20.02.2007).
Известен циркуляционный клапан выравнивания давления, содержащий соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством. Внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной НКТ и временно зафиксированный на корпусе срезными штифтами, а снизу корпус соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера. В корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры. На золотнике выполнен выступ, упирающийся в торцовый буртик муфты, ограничивающий осевое перемещение золотника при его открытии с образованием между золотником и корпусом канала сообщения из надпакерного межтрубного пространства через радиальные отверстия и центральный канал в колонну НКТ и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины (RU 2531692 C2, 27.10.2014).
Известен клапан, содержащий корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток (стержень), установленный с возможностью осевого перемещения, цангу, установленную в корпусе, уплотнительный элемент круглого сечения (SU 1629522 А1, 23.02.1991).
Однако известные устройства имеют недостатки, заключающиеся в нарушении герметичности при переводе клапана в рабочее положение для выравнивания затрубного и трубного давления вследствие деформации уплотнительного элемента и потери его герметичности при переводе клапана в рабочее положение.
Техническая проблема заключается в повышении надежности и срока службы клапана уравнительного механического.
Технический результат заключается в обеспечении возможности многократного открытия-закрытия клапана уравнительного механического с сохранением герметичности и целостности уплотнительного элемента.
Указанный технический результат достигается в клапане уравнительном механическом, содержащем корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, установленный с возможностью осевого перемещения, цангу, установленную в корпусе, уплотнительный элемент круглого сечения, при этом, согласно изобретению, клапан содержит Т-образный уплотнительный элемент, установленный между защитными фторопластовыми кольцами, указанные уплотнительные элементы установлены в нижней части корпуса ниже радиальных отверстий, причем Т-образный уплотнительный элемент расположен под уплотнительным элементом круглого сечения, в штоке выполнены сквозные отверстия, при этом шток расположен внутри корпуса таким образом, что в исходном положении перекрывает радиальные отверстия корпуса и зафиксирован от перемещения при помощи цанги посредством упора выступа штока во внутренний буртик цанги.
На фиг. 1 изображен клапан уравнительный механический в исходном положении.
На фиг. 2 изображен клапан уравнительный механический в открытом положении.
На фиг. 3 представлен вид А на фиг. 1.
Клапан уравнительный механический состоит из корпуса 1 с радиальными отверстиями 2, внутри которого расположен шток 3, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса 1. Шток 3 в исходном положении перекрывает радиальные отверстия 2 корпуса 1 и зафиксирован от перемещения при помощи цанги 4, установленной в корпусе 1, при этом выступ 5 штока 3 упирается во внутренний буртик 6 цанги 4. В штоке 3 выполнены сквозные отверстия 7.
В нижней части корпуса 1 ниже радиальных отверстий 2, для обеспечения герметичности установлены уплотнительные элементы 8 и 9 с защитными фторопластовыми кольцами 10 и 11 (фиг. 3). Уплотнительные элементы 8 и 9 установлены в корпусе 1 при помощи втулки 12. Уплотнительный элемент 8 выполнен круглого сечения, уплотнительный элемент 9 – Т-образного сечения. Уплотнительный элемент 9 установлен между защитными фторопластовыми кольцами 11 под уплотнительным элементом 8 круглого сечения.
Клапан уравнительный механический работает следующим образом.
Клапан уравнительный механический устанавливают в колонну НКТ над пакером (на фиг. не показаны), и собранную компоновку спускают на заданную глубину. Для подъема пакера необходимо выровнять давление над пакером и в колонне НКТ, для чего осуществляют натяжение колонны НКТ. При определенном усилии натяжения выступ 5 штока 3 проскакивает буртик 6 цанги 4 снизу вверх, в результате чего шток 3 перемещается вверх относительно корпуса 1, и сквозные отверстия 7 штока 3 совмещаются с радиальными отверстиями 2 корпуса 1, происходит сообщение трубного пространства с затрубным и выравнивание давления (фиг. 2). Усилие открытия клапана определяется усилием срабатывания цанги 4. Созданием сжимающей осевой нагрузки клапан приводят в исходное закрытое положение.
При переводе клапана в рабочее положение для выравнивания затрубного и трубного давления уплотнительный элемент, под действием давления, может подвергаться деформации, что может привести к потере герметичности клапана в закрытом положении. Благодаря применению Т-образного уплотнительного элемента 9 с защитными фторопластовыми кольцами 11, установленного под уплотнительным элементом 8 круглого сечения, повышается надежность и срок службы клапана уравнительного механического за счет исключения деформации уплотнительного элемента 9 и потери герметичности при переводе клапана в рабочее положение. Уплотнительный элемент 8 круглого сечения, установленный между радиальными отверстиями 2 и уплотнительным элементом 9, дополнительно обеспечивает сохранение герметичности и целостности Т-образного уплотнительного элемента 9 при переводе клапана в рабочее положение. Таким образом, обеспечивается многократное открытие-закрытие клапана с сохранением герметичности и целостности уплотнительного элемента.