КЛАПАН ОПРЕССОВОЧНЫЙ СРЕЗНОЙ
SHEAR PRESSURE VALVE

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к клапанным устройствам для технологических операций проводимых на скважинах и может быть использован для организации сообщения затрубного пространства и внутренней полости насосно-компрессорных труб (НКТ), технологических насосно-компрессорных труб с износостойкими замками (ТНКТ) в скважинных компоновках с использованием пакерных систем при проведении химических обработок призабойной зоны пласта скважин, а так же с целью проверок герметичности применяемых лифтов НКТ, ТНКТ.
Клапан опрессовочный срезной (КОС) в зависимости от места установки в компоновке колонн НКТ, ТНКТ предназначен для выравнивания давления в подпакерном и надпакерном пространствах скважины после проведения технологических операций по обработке призабойной зоны (ОПЗ) скважины, обеспечения возможности проведения технологических операций по промывке лифта НКТ, ТНКТ от неиспользованного кислотного состава (КС), замене жидкости глушения в скважине до срыва пакера, сокращения продолжительности операций по разрядке скважин, облегчения технологических операций по срыву применяемого пакерного оборудования после проведения ОПЗ скважины в случаях отсутствия приемистости обрабатываемого пласта скважины с расположением клапана в над пакерной зоне, а так же с целью сокращения спуско-подъемных операций (СПО) с целью проверки герметичности применяемого лифта НКТ, ТНКТ перед проведением ОПЗ на скважинах с низким пластовым давлением и высокой приемистостью пласта с расположением клапана в нижней точке лифта НКТ, ТНКТ, в под пакерной зоне.
Известно скважинное противовыбросовое устройство по патенту на изобретение №2100570 с приоритетом от 14.03.1996 г. состоящее из корпуса, в котором установлено седло и обойма, имеющая возможность возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса. Обойма выполнена в верхней части со стойками и имеет осевой паз на своей наружной стороне. В ней на цапфах установлен запорный элемент с центральным осевым каналом и узлом ограничения поворота в виде пальцев, взаимодействующих со стойками. Сам запорный элемент имеет форму шара, у которого отсечены два боковых шаровых сегмента. Эти боковые плоскости взаимно параллельны и равноудалены от центральной оси канала запорного элемента.
Данное устройство предназначено для герметизации трубного канала при достижении расчетного критического расхода жидкости или газа и не позволяет произвести выравнивание надпакерного и подпакерного давления после проведения в нефтяных скважинах технологических операций.
Известен клапан промывочный шариковый по патенту №2654111 с приоритетом от 30.06.2017 г. содержащий цилиндрический корпус со ступенчатым отверстием и радиальным выходным (промывочным) отверстием. Радиальных отверстий может быть несколько. В отверстии корпуса установлена обойма, выполненная в виде сегмента, в которой выполнена цилиндрическая полость для прохода промывочной жидкости с возможностью соединения с полостью НКТ, расположенной выше клапана. В полости установлены седло, запорный элемент, выполненный в виде шара, возвратная пружина, установленная между регулировочным винтом и шаром, поджимающая шар к седлу. Седло установлено в отверстии полости и зажато резьбовой втулкой. В обойме выполнено резьбовое радиальное отверстие соосно радиальному отверстию корпуса для выхода промывочной жидкости. В обойму через радиальное отверстие корпуса ввинчен винт с отверстием для выхода промывочной жидкости. Винт удерживает обойму в радиальном и осевом направлениях.
Но данное устройства предназначено для пропуска промывочной жидкости из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в затрубное пространство для размыва гидратных пробок и не позволяет произвести выравнивание надпакерного и подпакерного давления после проведения в нефтяных скважинах технологических операций.
Самым близким по своей технической сущности является клапан циркуляционный гидравлический КЦГ известный из интернета источника, расположенного по адресу https://npf-paker.ru/catalog/type/klapany/ktsg. Данный клапан предназначен для организации сообщения затрубного пространства и внутренней полости насосно-компрессорных труб НКТ в скважинных пакерных компоновках при проведении работ по извлечению и закачке жидкостей и эксплуатации скважин, а также для выравнивания трубного и затрубного давления в компоновках пакерного оборудования. Клапан КЦГ содержит корпус, промывочные отверстия, седло клапана, запорный элемент выполненный в виде шара. После сброса шара и создания давления в НКТ седло опускается, открывая промывочные отверстия, через которые осуществляется циркуляция жидкости между трубным и затрубным пространствами.
Данное устройство не позволяет выравнивать надпакерное и подпакерное давление, поскольку циркуляционные отверстия расположены выше запорного элемента выполненного в виде шара и при открытых промывочных отверстиях циркуляция жидкости возможна только в двух направлениях в верхней части между трубным и затрубным пространствами, и не позволяет произвести выравнивание надпакерного и подпакерного давлений после проведения технологических операций в случае когда подпакерное давление ниже надпакерного.
Техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала клапанных устройств позволяющих, осуществлять выравнивание надпакерного и подпакерного давлений после проведения в скважинах технологических операций, а также обеспечивающих сокращение продолжительности проведения технологических операций по проверке герметичности применяемых лифтов НКТ, ТНКТ перед ОПЗ.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что клапан опрессовочный срезной содержащий корпус, рабочую камеру, промывочные отверстия, седло клапана, запорный элемент выполненный в виде шара, сальники, штифты удерживающие седло клапана, причем седло клапана снабжено внутренним проходным каналом обеспечивающим прохождение геофизических приборов, и внешними проходными каналами которые после создания избыточного давления, срезания штифтов и перемещения седла клапана в рабочую камеру, в совокупности с рабочей камерой и открытыми промывочными отверстиями обеспечивают циркуляцию жидкости между подпакерным и надпакерным пространствами клапана. После спуска в скважину компоновки пакера, клапана на НКТ, ТНКТ и установки пакера в заданном интервале, через НКТ производится закачка в скважину необходимого реагента, проводятся геофизические исследования. После закачки в скважину реагента с целью ОПЗ и проведения необходимых геофизических исследований, для предотвращения выброса реагента, а так же нефти, газа и пластовой воды из скважины на устье (поверхность), необходимо создать противодавление. С целью создания противодавления используются жидкости глушения расчетной плотности. Закачка жидкости глушения в скважину с целью выравнивания давлений между подпакерным и затрубным надпакерным пространствами как в единую систему не возможна. Для этого штифты удерживающие седло клапана выполнены таким образом, что при избыточном давлении создаваемом жидкостью глушения через запорный элемент на седло, седло клапана опускаясь производит их срез, открывая при этом промывочные отверстия. Выполнение на нижней части седла клапана каналов и выполнение рабочей камеры большего диаметра, чем наружный диаметр седла клапана, обеспечивают зазор между стенками рабочей камеры и седлом клапана, что позволяет жидкости беспрепятственно циркулировать между подпакерным и затрубным надпакерным пространствами обеспечивая необходимый результат по выравниванию давлений в вышеуказанных пространствах. Установка клапана опрессовочный срезного,под пакером вместо заглушки или опрессовочного узла обеспечивает сокращение количества СПО или сокращение продолжительности работ и сокращение объемов используемых жидкостей глушения с целью проверки герметичности применяемого лифта НКТ, ТНКТ на скважинах с низким пластовым давлением и высокой приемистостью.
Суть технического решения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен клапан опрессовочный срезной 1, седло клапана 2, запорный элемент 3, сальники 4, штифты срезные 5, промывочные отверстия 6, внешние каналы 12, рабочая камера 13, внутренний проходной канал 14. На фигуре 2 схематически изображена установки опрессовочного срезного клапана над пакером, пакер 7, подпакерное пространство 8, затрубное надпакерное пространство 9, внутренняя полость насосно-компрессорных труб НТК 10, лифт насосно-компрессорных труб НТК 11. На фигуре 3 схематически изображена установки опрессовочного срезного клапана под пакером, пакер 7, подпакерное пространство 8, затрубное надпакерное пространство 9, внутренняя полость насосно-компрессорных труб НТК 10, лифт насосно-компрессорных труб НТК 11.
Устройство работает следующим образом. С помощью лифта НКТ, ТНКТ 11 в скважину опускается пакер 7 с установленным клапаном опрессовочным срезным 1 (фиг. 2). Через внутреннюю полость НКТ, ТНКТ 10 производится закачка в скважину реагента, при этом сальники 4 обеспечивают герметичность и не допускают контакт реагента со штифтами 5, а также не допускают переток реагента в затрубное надпакерное пространство 9 через промывочные отверстия 6, далее при необходимости в подпакерное пространство 8 через внутреннюю полость НКТ, ТНКТ 10 и через внутренний проходной канал 14 седла клапана 2 производится спуск геофизических приборов. После закачки в скважину реагента, и проведения геофизических исследований во внутреннюю полость НКТ, ТНКТ 10 вбрасывается запорный элемент 3, который под действием силы тяжести опускается на седло 2 перекрывая движение жидкости из внутренней полости НКТ 10 в подпакерное пространство 8 через внутренний проходной канал 14 седла клапана 2, после чего во внутренней полости НКТ 10 создается расчетное избыточное давление для среза штифтов 5, удерживающих седло клапана 2. Под действием избыточного давления происходит срез штифтов 5, удерживающих седло клапана 2, далее седло клапана 2 с запорным элемент 3 перемещаясь в низ в рабочую камеру 13, открывая промывочные отверстия 6. После перемещения седла клапана 2 в нижнее положение, в рабочую камеру 13, внешние каналы 12, а так же зазор между стенками рабочей камеры 13 и седлом клапана 2 обеспечивают циркуляцию жидкости между подпакерным пространством 8 и затрубным надпакерным пространством 9 обеспечивая проведение необходимых операций по глушению и промывке скважины, тем самым, обеспечивая уравнивание давлений в подпакерной и надпакерной зонах и безаварийное извлечение пакерного оборудования на лифте НКТ, ТНКТ из скважины. При установке клапана опрессовочного срезного 1 под пакером 7 вместо заглушки или опрессовочного узла, (фиг. 3) в этом случае запорный элемент 3 размещается в седле клапана 2 и в процессе и/или по окончанию спуска лифта НКТ 11 в скважину производится проверка герметичности лифта НКТ, ТНКТ 11 путем создания во внутренней полости НКТ 10 давления, не превышающего расчетное давление срезки штифтов 5 клапана 1. По окончанию операций по проверке герметичности в лифте НКТ 11 создается избыточное давление, за счет которого происходит срезка штифтов 5 удерживающих седло клапана 2, седло клапана 2 перемещается в рабочую камеру 13 открывая промывочные отверстия 6 и тем самым обеспечивается возможность проведения обработок пласта скважины без дополнительных СПО для снятия заглушки или закачки жидкости глушения в скважину с целью выталкивания клапана опрессовочного узла на поверхность из компоновки лифта НКТ, ТНКТ 11, что обеспечивает сокращение продолжительности и объемов применяемых жидкостей глушения с целью проведения технологических операций по проверке герметичности применяемых лифтов НКТ перед ОПЗ.