МЕХАНИЧЕСКИЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ ЗОЛОТНИКОВОГО ТИПА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, к клапанам - отсекателям с пакером, и может быть использована для разобщения надпакерной и подпакерной зоны нефтяной или газовой скважины при проведении в них ремонтных работ. Обеспечивает повышение эффективности и надежности работы механического клапана-отсекателя золотникового типа, гарантированное перекрытие ствола скважины от продуктивного пласта при проведении в них ремонтных работ за счет механического закрытия и открытия клапана-отсекателя.
Известен клапан-отсекатель, (аналог) (1), патент на полезную модель RU №22174 U1, дата подачи заявки 11.03.2001, опубликовано 10.03.2002, содержащий корпус в котором с образованием кольцевого зазора установлен направляющий цилиндр с запорным элементом, выполненным в виде полого поршня, наружная поверхность которого сопряжена с внутренней поверхностью направляющего цилиндра и установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него, в верхней части запорного элемента и направляющего цилиндра выполнены отверстия с возможностью их совмещения в верхнем положении запорного элемента, снабженного механизмом переключения и фиксации. Механизм переключения и фиксации запорного элемента установлен под запорным элементом, загерметизирован при помощи распорной втулки с уплотнениями на ее концах и выполнен в виде стержня с фигурной канавкой на его наружной цилиндрической поверхности, и фиксатора, установленного в ней и в направляющем цилиндре. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность срабатывания и то, что клапан управляется и работает только при наличии перепада давления над и под пакером.
Известен скважинный клапан-отсекатель, (аналог) (2), патент RU №2224087 С2, дата подачи заявки 22.04.2002, опубликовано 20.02.2004. Скважинный клапан-отсекатель включает корпус с размещенным в нем запорным органом в виде плунжера с обратным клапаном, упором и возвратной пружиной. Над корпусом размещен пакер. Проходные каналы в корпусе и в запорном органе сообщают подпакерную и надпакерную зоны в положении "открыто". В корпусе жестко закреплен узел фиксации запорного органа в виде ловителя, совмещенный с быстроразъемным соединением. Ловитель выполнен в виде свободновращающегося фиксатора, связан в положении "закрыто" с направляющими элементами, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность срабатывания и то, что клапан управляется и работает только при наличии перепада давления над и под пакером.
Известен клапан-отсекатель, (аналог) (3), патент RU №2145024, дата подачи заявки 09.01. 1998, опубликовано 27.01.2000. Клапан-отсекатель содержит корпус с осевым каналом и размещенным в корпусе запорным элементом. Последний выполнен в виде полого дифференциального поршня с размещенной в нижней его части цангой. Клапан снабжен направляющим цилиндром. Цилиндр установлен в корпусе с образованием кольцевого зазора. В нижней части направляющего цилиндра с образованием герметичной полости установлен замок цанги. Запорный элемент установлен в направляющем цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Наружная цилиндрическая поверхность запорного элемента сопряжена с внутренней поверхностью направляющего цилиндра и в последнем в подпоршневой зоне запорного элемента выполнены отверстия. В надпоршневой зоне запорного элемента и в направляющем цилиндре выполнены отверстия. Последние совмещены в верхнем положении запорного элемента. Известный клапан позволяет проводить глушение скважин для проведения различного рода ремонтных работ, однако узел фиксации и переключения запорного элемента не дает полной гарантии от срыва цанги. Недостатками являются низкая надежность срабатывания, узел фиксации и переключения запорного элемента не дает полной гарантии от срыва цанги, клапан управляется и работает только при наличии перепада давления над и под пакером.
Известен отсекатель ствола скважины, (прототип) (4), патент RU №2362872 С1, дата подачи заявки 28.11.2007, опубликовано 27.07.2009. Отсекатель содержит корпус-цилиндр, на нижнем конце которого закреплен кожух с муфтами-втулками на торцах. Внутри корпуса-цилиндра размещен запорный элемент, выполненный в виде полого плунжера с обратным клапаном и фигурными пазами в виде канавок на наружной поверхности. В верхней части корпуса-цилиндра выполнен радиальный канал. Над кожухом в нижней части корпуса-цилиндра и полого плунжера выполнено по два радиальных канала, разнесенные на 180° друг от друга. К нижнему концу полого плунжера закреплена упорная втулка, внутри которой закреплена труба, заведенная в кожух. Упорная втулка через упорный шарикоподшипник опирается на пружину, установленную снаружи трубы в пустотелом корпусе. Фиксатор, управляющий поворотом полого плунжера, заведен в канавку фигурного паза на наружной поверхности полого плунжера и закреплен в корпусе-цилиндре. Давлением рабочей среды из ствола скважины обратный клапан перекрывает подпружиненный полый плунжер, перемещая его в нижнее положение и одновременно поворачивая на 45°. При снятии давления в стволе скважины полый плунжер под действием пружины возвращается в свое верхнее положение, совершая при этом поворот еще на 45°, в результате чего радиальные каналы в корпусе и плунжере перекрываются. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность срабатывания и то, что клапан управляется и работает только при наличии перепада давления над и под пакером.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является обеспечение повышения эффективности и надежности работы механического клапана-отсекателя.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, решается предлагаемым механическим клапаном-отсекателем золотникового типа, обеспечивающим гарантированное перекрытие ствола скважины от продуктивного пласта при проведении в них ремонтных работ за счет механического закрытия и открытия клапана-отсекателя, содержащим корпус-цилиндр, соединенный через переводник с накопителем механических примесей и заглушкой в нижней части, а в верхней части с пакером и установленной на нем полированной втулкой для герметизации патрубка, снабженного наружными уплотнительными элементами двухстороннего действия, входящего в состав хвостовика из колонны насосно-компрессорных труб, присоединенного к нижней части электроцентробежного, или другого типа, насоса, спускаемого отдельно, после установки в эксплуатационной колонне пакера с полированной втулкой, механическим клапаном-отсекателем и накопителем механических примесей. В хвостовике установлен обратный клапан, над которым выполнены отверстия для выхода пластовой жидкости в межтрубное пространство над механическим клапаном-отсекателем, на прием электроцентробежного, или другого типа, насоса. В корпусе-цилиндре выполнены отверстия для входа пластовой жидкости, а внутри корпуса-цилиндра расположен подпружиненный цилиндрический полый золотниковый клапан с наружными манжетами двухстороннего действия в нижней и верхней частях. Внутри полого золотникового клапана установлена полая цанга для захвата и фиксации патрубка хвостовика и перемещения им, при натяжении и разгрузке хвостовика, золотникового клапана в открытое и закрытое положение относительно входных отверстий в корпусе клапана-отсекателя, при этом на патрубке выполнены посадочное место для фиксации полой цанги и отверстия для входа пластовой жидкости. Под накопителем механических примесей установлена заглушка для герметизации внутренней полости механического клапана-отсекателя.
Сущность полезной модели заключается в том, что механический клапан-отсекатель золотникового типа содержит корпус-цилиндр, соединенный через переводник с накопителем механических примесей и заглушкой в нижней части, а в верхней части с пакером. В корпусе-цилиндре выполнены отверстия для входа пластовой жидкости, а внутри корпуса-цилиндра расположен подпружиненный цилиндрический полый золотниковый клапан. Согласно изобретению, на пакере установлена полированная втулка для герметизации патрубка, снабженного наружными уплотнительными элементами двухстороннего действия, входящего в состав хвостовика из колонны насосно-компрессорных труб, присоединенного к нижней части насоса, спускаемого отдельно, после установки в эксплуатационной колонне пакера с полированной втулкой и механическим клапаном-отсекателем. В хвостовике установлен обратный клапан, нал которым выполнены отверстия для выхода пластовой жидкости в межтрубное пространство над механическим клапаном-отсекателем, на прием электроцентробежного, или другого типа, насоса. Цилиндрический полый золотниковый клапан содержит наружные манжеты двухстороннего действия в нижней и верхней частях, полую цангу для захвата и фиксации патрубка хвостовика и перемещения им, при натяжении и разгрузке хвостовика, золотникового клапана в открытое и закрытое положение относительно входных отверстий в корпусе клапана-отсекателя, при этом на патрубке выполнены посадочное место для фиксации полой цанги и отверстия для входа пластовой жидкости. В нижнюю часть полого золотникового клапана завернут полый шток со скользящей посадкой в переводнике, предназначенный для центровки пружины.
Предлагаемая полезная модель механического клапана-отсекателя золотникового типа обеспечивает повышение эффективности и надежности работы механического клапана-отсекателя, гарантированное перекрытие ствола скважины от продуктивного пласта при проведении в них ремонтных работ за счет механического закрытия и открытия клапана-отсекателя.
На чертеже изображена компоновка, поясняющая устройство механического клапана-отсекателя золотникового типа.
Устройство состоит из корпуса-цилиндра 1 с переводником 2 в нижней части, соединенного с пакером 11 в верхней части. В корпусе-цилиндре 1 выполнены отверстия 6 для входа пластовой жидкости, а внутри корпуса-цилиндра 1 расположен подпружиненный пружиной 4 цилиндрический полый золотниковый клапан 3. Цилиндрический полый золотниковый клапан 3 содержит наружные манжеты двухстороннего действия 5 в нижней и верхней частях, полую цангу 8 для захвата и фиксации патрубка 12 хвостовика 16 из колонны насосно-компрессорных труб (на чертеже не показано), присоединенного к нижней части насоса (на чертеже не показано), спускаемого отдельно, после посадки пакера 11 с механическим клапаном-отсекателем и накопителем механических примесей и заглушкой (на чертеже не показано). При этом на патрубке 12 выполнено посадочное место 9 для фиксации полой цанги 8 и отверстия 10 для входа пластовой жидкости. В нижнюю часть полого золотникового клапана 3 завернут полый шток 7 со скользящей посадкой в переводнике 2, предназначенный для центровки пружины 4. На пакере 11 установлена полированная втулка 13 для герметизации патрубка 12, снабженного наружными уплотнительными элементами двухстороннего действия 14, входящего в состав хвостовика 16. В хвостовике 16 установлен обратный клапан 15, над которым выполнены отверстия 17 для выхода пластовой жидкости в межтрубное пространство над механическим клапаном-отсекателем, на прием электроцентробежного, или другого типа, насоса (на чертеже не показано).
При использовании полезной модели механического клапана-отсекателя золотникового типа работу производят следующим образом.
Собранная компоновка, с пакером 11, полированной втулкой 13, механическим клапаном-отсекателем, накопителем механических примесей и заглушкой (на чертеже не показано), на колонне насосно-компрессорных труб спускается в заданный интервал эксплуатационной колонны выше продуктивного пласта и производится установка пакера 11. Далее на колонне насосно-компрессорных труб спускается электроцентробежный, или другого типа, насос (на чертеже не показано) с хвостовиком 16 из колонны насосно-компрессорных труб, содержащим обратный клапан 15, до фиксации цанги 8 полого золотникового клапана 3 в посадочном месте 9 патрубка 12 хвостовика 16, смещения его вниз до упора в выступ на корпусе- цилиндре 1 и совмещения отверстий 6 корпуса-цилиндра 1 клапана-отсекателя и входных отверстий 10 патрубка 12, с одновременным сжатием пружины 4 и герметизацией патрубка 12 в полированной втулке 13. При работе электроцентробежного насоса пластовая жидкость проходит через отверстия 6 корпуса-цилиндра 1 клапана-отсекателя и входные отверстия 10 патрубка 12, через патрубок 12, снабженный наружными уплотнительными элементами двухстороннего действия 14, обратный клапан 15, над которым выполнены отверстия 17 для выхода пластовой жидкости в межтрубное пространство над механическим клапаном-отсекателем на прием злектроцентробежного, или другого типа, насоса (на чертеже не показано).
При проведении ремонтных работ производят глушение скважины технической жидкостью согласно руководящим документам для глушения скважин по стандартному плану работ, при этом обратный клапан 15 на хвостовике 16 над пакером 11 не дает жидкости глушения проникнуть в пласт. Далее производят срыв планшайбы и подъем оборудования на насосно-компрессорных трубах. При этом цанга 8 перемещает золотниковый клапан 3 вверх до упора, в выступ на внутренней поверхности корпуса-цилиндра 1, перекрывая входные отверстия 6 в корпусе-цилиндре 1. Дойдя до упора золотникового клапана 3 в верхний выступ корпуса- цилиндра 1, под действием силы натяжения хвостовика 16 полая цанга 8 разжимается и выходит из зацепления с патрубком 12 хвостовика 16. Производится подъем колонны насосно-компрессорных труб (на чертеже не показано) с электроцентробежным, или другого типа, насосом (на чертеже не показано) с хвостовиком 16 и патрубком 12. После проведении ремонтных работ открытие механического клапана-отсекателя золотникового типа производят в порядке, описанном выше.
Новым является то, что при использовании предлагаемой полезной модели механического клапана-отсекателя золотникового типа, на пакере установлена полированная втулка для герметизации патрубка, снабженного наружными уплотнительными элементами двухстороннего действия, входящего в состав хвостовика из колонны насосно-компрессорных труб, присоединенного к нижней части насоса, спускаемого отдельно, после установки в эксплуатационной колонне пакера с полированной втулкой и механическим клапаном-отсекателем. В хвостовике установлен обратный клапан, над которым выполнены отверстия для выхода пластовой жидкости в межтрубное пространство над механическим клапаном-отсекателем, на прием электроцентробежного, или другого типа, насоса. Цилиндрический полый золотниковый клапан содержит наружные манжеты двухстороннего действия в нижней и верхней частях, полую цангу для захвата и фиксации патрубка хвостовика и перемещения им, при натяжении и разгрузке хвостовика, золотникового клапана в открытое и закрытое положение относительно входных отверстий в корпусе клапана-отсекателя, при этом на патрубке выполнены посадочное место для фиксации полой цанги и отверстия для входа пластовой жидкости. В нижнюю часть полого золотникового клапана завернут полый шток со скользящей посадкой в переводнике, предназначенный для центровки пружины.
Технологический и технический результаты при использовании полезной модели механического клапана-отсекателя золотникового типа достигается за счет повышения эффективности и надежности работы механического клапана-отсекателя, гарантированного перекрытия ствола скважин от продуктивного пласта при проведении в них ремонтных работ за счет механического закрытия и открытия клапана-отсекателя и надежной герметизации.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, гарантированного перекрытия ствола скважин от продуктивного пласта с уменьшением количества дорогостоящей жидкости глушения, снижения потерь нефти при отсутствии кольматации призабойной зоны пласта и уменьшения времени вывода на режим скважины после ремонта.
Использованная литература.
1. Патент на полезную модель RU №22174 U1, дата подачи заявки 11.03.2001, опубликовано 10.03.2002.
2. Патент RU №2224087 С2, дата подачи заявки 22.04.2002, опубликовано 20.02.2004.
3. Патент RU №2145024, дата подачи заявки 09.01.1998, опубликовано 27.01.2000.
4. Патент RU №2362872 С1, дата подачи заявки 28.11.2007, опубликовано 27.07.2009.