КЛАПАН ДЛЯ 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 изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости;
- во-вторых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей.
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, сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей, таких как дополнительная втулка, поплавок;
- во-вторых, низкая надежность опрессовочной диафрагмы, связанная с тем, что последняя может повредиться в процессе спуска клапана в скважину. Кроме того, технически сложно откалибровать диафрагму на необходимое давление опрессовки и тем самым гарантировать ее разрыв при расчетном давлении;
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции клапана и повышение надежности его работы.
Поставленная техническая задача решается клапаном для 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, седло на нижнем торце корпуса под запорный элемент, выполненный на нижнем конце подвижной втулки.
Новым является то, что к нижнему торцу корпуса опрессовочными разрывными элементами, откалиброванными на расчетное давление, прикреплено опорное кольцо, имеющее возможность взаимодействия с подвижной втулкой.
На фигуре изображен предлагаемый клапан для 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. На нижнем торце корпуса 1 выполнено седло 6 под запорный элемент 7, выполненный на нижнем конце подвижной втулки 4.
К нижнему торцу корпуса 1 опрессовочными разрывными элементами 8, откалиброванными на расчетное давление (например, четырех разрушаемых элементов каждый из которых рассчитан на 4,0 МПа, что в итоге 16,0 МПа), прикреплено опорное кольцо 9, имеющее возможность взаимодействия с подвижной втулкой 4.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 10 и 11.
Клапан для дополнительной обсадной колонны работает следующим образом.
Клапан для дополнительной обсадной колонны в сборе, как показано на фигуре, в составе дополнительной обсадной колонны (ДОК) 12 спускают в скважину (на фиг. не показано), кроме того ниже клапана в составе ДОК 12 обязательно должен быть
установлен обратный клапан (на фиг. не показано) любой известной конструкции с целью исключения поступления цементного раствора обратно в ДОК 12 после цементирования.
При спуске ДОК 12 в скважину под действием перепада давления внутри ДОК 12 и в ее заколонном пространстве (на фиг. не показано) подвижная втулка 4 поднимается вверх, в результате чего под клапанное и над клапанное пространства сообщаются посредством периферийных каналов 3 корпуса 1 и радиальных каналов 5 подвижной втулки 4, а также центрального канала 13 подвижной втулки 4, при этом скважинная жидкость заполняет внутреннее пространство ДОК 12. После спуска ДОК 12 на заданную глубину крепят ее верхний конец на опорном фланце устья скважины (на фиг. не показано).
Производят обвязку ДОК 12 с насосным агрегатом и доливают ее технологической жидкостью, при этом при повышении давления жидкости насосным агрегатом в следствии перепада давлений в центральном канале 13 и радиальных каналах 5 подвижной втулки 4, последняя смещается вниз до взаимодействия своим нижним торцом с опорным кольцом 9, при этом радиальные каналы 5 подвижной втулки 4 перекрываются герметично в корпусе 1, посредством уплотнительного элемента 10. Далее увеличивают давление насосным агрегатом до давления опрессовки ДОК 12 (например, 15,0 МПа). После выдержки ДОК 12 давление опрессовки незначительным повышением давления (например, до 16,0 МПа, как отмечено выше) разрывают опрессовочные разрывные элементы 8, при этом опрное кольцо отрывается от нижнего торца корпуса 1, а подвижная втулка 4 перемещается в крайнее нижнее положение, в котором посредством своих радиальных каналов 5 и центрального канала 12 сообщает над и под клапанные пространства.
В результате восстанавливается прямая циркуляция технологической жидкости через клапан. После чего готовят скважину к цементированию. 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 12 и снимают давление с насосных агрегатов, при этом обратный клапан установленный в составе ДОК 12 ниже предлагаемого клапана герметично перекрывает проходное сечение ДОК 12 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 обсадной колонны имеет простую конструкцию, что позволяет снизить затраты на его изготовление и сборку. Кроме того, он надежен в работе, так как позволяет гарантированно произвести опрессовку дополнительной обсадной колонны на необходимое давление благодаря простоте изготовления калиброванного разрывного элемента.