КЛАПАН ДЛЯ ОПРЕССОВКИ И ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ремонту скважин и предназначено для опрессовки и цементирования дополнительных обсадных колонн в скважине.
Известно устройство для опрессовки обсадных колонн (авторское свидетельство SU №1010256, Е21В 34/10 опубл. в БИ №13 от 07.04.1983 г.), содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую подпружиненную гильзу с радиальными отверстиями и соединенный с гильзой распорный конус с пазами на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой, при этом устройство снабжено установленным в верхней части гильзы дифференциальным поршнем со струйным насосом в нижней части, причем поршень в верхней части имеет боковые отверстия для связи полостей устройства над и под поршнем, а приемная камера струйного насоса связана с подпоршневой полостью.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является клапан для обсадных колонн (авторское свидетельство SU №1120093, Е21В 34/10 опубл. в БИ №39 от 23.10.1984 г.), содержащий корпус с центральным и периферийными осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с опрессовочной диафрагмой и радиальными каналами в верхней части и запорный элемент, а также дополнительную втулку, установленную коаксиально подвижно на срезных элементах в центральном канале корпуса над его периферийными каналами, при этом запорный элемент выполнен в виде поплавка и жестко связан с нижней частью подвижной втулки, причем последняя имеет дополнительные радиальные каналы, совмещаемые с периферийными каналами корпуса при ее верхнем положении.
Недостатком данной конструкции клапана является:
- во-первых, низкая надежность опрессовочной диафрагмы, связанная с тем, что последняя может повредиться в процессе спуска клапана в скважину. Кроме того,
технически сложно оттарировать диафрагму на необходимое давление опрессовки и тем самым гарантировать ее разрыв при расчетном давлении;
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная наличием поплавка и дополнительных радиальных каналов во втулке, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы клапана и снижение стоимости конструкции.
Поставленная техническая задача решается клапаном для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны, содержащим корпус с центральным и периферийным осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с радиальными каналами в нижней части, причем радиальные каналы подвижной втулки совмещены с периферийными каналами корпуса в его верхнем положении, дополнительную втулку, установленную коаксиально с подвижной втулкой на срезных элементах в центральном канале корпуса над его периферийными каналами, седло на нижнем торце корпуса под запорный элемент, выполненный на нижнем конце подвижной втулки.
Новым является то, что на подвижной втулке выше дополнительной втулки установлено кольцо, зафиксированное относительно подвижной втулки срезными винтами, имеющими возможность разрушения в рабочем положении.
На фигуре изображен предлагаемый клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны в продольном разрезе.
Клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны содержит корпус 1 с центральным 2 и периферийным 3 осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале 2 корпуса 1 втулку 4 с радиальными каналами 5 в нижней части.
Радиальные каналы 5 подвижной втулки 4 совмещены с периферийными каналами 3 корпуса 1 в его верхнем положении. Также клапан содержит дополнительную втулку 6, установленную коаксиально с подвижной втулкой 4. Дополнительная втулка 6 на срезных элементах 7 установлена в центральном канале 2 корпуса 1 над его периферийными каналами 3. На нижнем торце корпуса 1 выполнено седло 8 под запорный элемент 9, выполненный на нижнем конце подвижной втулки 4.
На подвижной втулке 4 выше дополнительной втулки 6 установлено кольцо 10, зафиксированное относительно подвижной втулки 4 срезными винтами 11, оттарироваными на расчетное давление, при котором происходит их разрушение (например 12,0 МПа).
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 12, 13, 14, 15.
Клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны работает следующим образом.
Клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны в сборе, как показано на фигуре, в составе дополнительной обсадной колонны (ДОК) 16 спускают в скважину (на фиг. не показано).
При спуске ДОК 16 в скважину под действием перепада давления внутри ДОК 16 и в ее заколонном пространстве (на фиг. не показано) подвижная втулка 4 поднимается вверх, в результате чего подклапанное и надклапанное пространства сообщаются посредством периферийных каналов 3 корпуса 1 и радиальных каналов 5 подвижной втулки 4, а также центрального канала 17 подвижной втулки 4, при этом скважинная жидкость заполняет внутреннее пространство ДОК 16.
После спуска ДОК 16 на заданную глубину ее верхний конец крепят на опорном фланце устья скважины (на фиг. не показано).
Производят обвязку ДОК 16 с насосным агрегатом и доливают ее технологической жидкостью, при этом при повышении давления закачки технологической жидкости насосным агрегатом в следствии перепада давлений в центральном канале 17 и радиальных каналах 5 подвижной втулки 4, последняя смещается вниз до взаимодействия нижнего торца кольца с верхним торцом дополнительной втулки 6, при этом радиальные каналы 5 подвижной втулки 4 перекрываются герметично в корпусе 1 посредством уплотнительного элемента 12.
Давление в ДОК 16 продолжают нагнетать, при этом при давлении (например 3,0-4,0 МПа) в следствии взаимодействия кольца 10 с дополнительной втулкой 6 происходит разрушение срезных элементов 7. В результате, дополнительная втулка 6 вместе с кольцом 10 и подвижной втулкой 4 смещаются вниз относительно корпуса 1 до упора дополнительной втулки в корпус 1, при этом дополнительная втулка 6 герметично посредством уплотнительных элементов 13 и 14 перекрывает периферийные каналы 3 корпуса 1.
В дальнейшем увеличивают давление насосным агрегатом до давления опрессовки ДОК 16 (например 10,0 МПа), при этом кольцо 10 нижним торцом вступает во взаимодействие с верхним торцом корпуса 1.
После выдержки ДОК 16 на определенное давление опрессовки незначительным повышением давления (до 12,0 МПа, отмеченного выше) разрушают срезные элементы 11, при этом подвижная втулка 4 перемещается относительно корпуса 1 в крайнее нижнее
положение, в котором посредством своих радиальных каналов 5 и центрального канала 17 сообщает над и под клапанные пространства.
В результате восстанавливается прямая циркуляция технологической жидкости через клапан. После подготовки скважины к цементированию в колонну труб закачивают заданный объем цементного растворам любым известным способом (например, по колонне насосно-компрессорных труб) и задавливают его в заколонное пространство ДОК 16 и снимают давление с насосных агрегатов. При этом в следствии перепада давлений внутри ДОК 16 и в ее заколонном пространстве подвижная втулка 4 перемещается вверх, а ее запорный элемент плотно садится на седло. Проходное сечение ДОК 16 перекрывается и скважина оставляется на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ).
Все детали клапана изготовлены из легко разбуриваемых материалов и по окончании ОЗЦ могут быть разбурены.
Предлагаемый клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны надежен в работе, так как позволяет гарантированно произвести опрессовку дополнительной обсадной колонны на необходимое давление благодаря простоте и точности тарирования срезного элемента. Кроме того, он дешев и прост в изготовлении, что позволяет сэкономить материальные и финансовые средства.