КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для предотвращения излива жидкости при спуско-подъемных операциях с насосно-компрессорными трубами.
Известен глубинный клапан (авторское свидетельство SU № 299635, МПК 7 Е 21 В 17/00, опубл. БИ № 12 от 26.03.1971г.), содержащий корпус, фиксирующий узел, концен-трично размещенный в корпусе полый с заглушенным днищем и радиальными каналами подпружиненный плунжер, седло и шар, а также жестко связанный с плунжером патрубок с каналами, сообщающими через отверстие в корпусе внутритрубное пространство с затрубным.
Недостатком конструкции данного устройства является то, что оно не предотвращает излив жидкости из скважины при спуско-подьмных операциях.
Наиболее близким по технической сущности является клапанное устройство (авторское свидетельство SU № 467989, МПК 7 Е 21 В 17/00, опубл. БИ № 15 от 25.04.1975 г.), включающее корпус, состоящий из наружного патрубка с размещенными в нем подпружиненным клапаном и внутреннего заглушенного патрубка, пространство внутри которого разделено шаровым клапаном на две полости, при этом полость над шаровым клапаном сообщена муфтой с затрубным пространством, а внутренний патрубок выполнен с каналом, сообщающим пространство под шаровым клапаном с насосно-компрессорными трубами (НКТ).
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, жесткость пружины рассчитывается на определенное усилие, а сама пружина на определенный цикл знакопеременных нагрузок, и при превышении усилия создаваемого давлением жидкости выше допустимого пружина может разрушиться, снижая долговечность устройства в целом;
во-вторых, клапан открывается и закрывается только при определенном усилии, создаваемым давлением жидкости в скважине, которое может со временем изменяться, при этом усилие сжатия пружины регулируется перед спуском устройства посредством гайки, поэтому заранее предугадать давление срабатывания клапана практически не возможно.
Технической задачей полезной модели является создание более долговечной конструкции клапанного устройства, позволяющей постепенно заполнять колонну насосно-компрессорных труб, в определенном интервале давлений, создаваемых на клапан снизу.
Техническая задача решается предлагаемым клапанным устройством, включающим корпус, состоящий из наружного патрубка с присоединенным снизу седлом и размещенным в нем клапаном, внутреннего заглушенного патрубка, пространство внутри которого разделено шаровым клапаном на две полости, при этом полость над шаровым клапаном сообщена муфтой с затрубным пространством, а внутренний патрубок выполнен с каналом, сообщающим пространство под шаровым клапаном с насосно-компрессорными трубами.
Новым является то, что снизу внутренний заглушенный патрубок снабжен радиальными каналами на боковой поверхности и жестко соединен с седлом, а клапан выполнен в виде полого цилиндра меньшего диаметра, заглушенного сверху и оснащенного радиальными каналами на боковой поверхности, при этом клапан установлен во внутреннем заглушенном патрубке снизу с возможностью ограниченного эластичным элементом, установленным между клапаном и внутренним заглушенным патрубком герметичного осевого перемещения с частичным взаимным перекрытием радиальных каналов на боковых поверхностях клапана и внутреннего заглушенного патрубка.
На фиг.1 изображено предлагаемое клапанное устройство перед спуском в скважину в продольном разрезе.
На фиг.2 изображено предлагаемое клапанное устройство в продольном разрезе в рабочем положении.
Устройство содержит корпус, включающий в себя концентрично установленные наружный 1 и внутренний заглушенный 2 патрубки (фиг.1), соединенные муфтами 3. Внутренний заглушенный патрубок 2 сверху заглушен пробкой 4, а снизу - заглушкой 5. Во внутреннем заглушенном патрубке 2, размещено седло 6 для шарового клапана 7. Ниже седла 6 внутренний заглушенный патрубок 2 оснащен каналами 8, сообщающими пространство под шаровым клапаном 7 с НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). Полость над шаровым клапаном 7 через муфты 3 сообщена с затрубным пространством (на фиг.1 и 2 не показано). К нижнему концу наружного патрубка 1 присоединено седло 9, жестко соединенное внутри с нижним концом внутреннего заглушенного патрубка 2, снабженного радиальными каналами 10 на боковой поверхности. Снизу во внутреннем заглушенном патрубке 2 герметично, посредством уплотнительных колец 11, размещен клапан 12, выполненный в виде полого цилиндра меньшего диаметра, заглушенный сверху и снабженный радиальными каналами 13 на боковой поверхности. Между клапаном 12 и внутренним
заглушенным патрубком 2 установлен эластичный элемент 14, ограничивающий осевое перемещение клапана 12 относительно внутреннего заглушенного патрубка 2 с возможностью частичного взаимного перекрытия радиальных каналов 10 и 13 на боковых поверхностях внутреннего заглушенного патрубка 2 и клапана 12, соответственно.
Клапанное устройство работает следующим образом.
Перед спуском устройства в скважину радиальные каналы 10 внутреннего заглушенного патрубка 2 и радиальные каналы 13 клапана 12, благодаря эластичному элементу 14 гидравлически разделены между собой (фиг.1).
Устройство резьбой 15 присоединяют к нижнему концу НКТ и спускают в скважину. По мере спуска НКТ в скважину давление в скважине, воздействующее на внутреннюю поверхность клапана 12 сжимает эластичный элемент 14, установленный между клапаном 12 и внутренним заглушенным патрубком 2. В определенный момент радиальные каналы 13 клапана 12 и радиальные каналы 10 внутреннего заглушенного патрубка 2 начинают взаимно перекрывать друг друга (фиг.2), при этом жидкость из скважины заполняет внутреннее пространство НКТ, и чем большее давление воздействует на внутреннюю поверхность клапана 12, тем больше взаимное перекрытие радиальных каналов 13 клапана 12 и радиальных каналов 10 внутреннего заглушенного патрубка 2 относительно друг друга.
Таким образом, в процессе спуска НКТ в скважину уровень жидкости в ней автоматически поддерживается в определенных пределах, благодаря чему полностью предотвращается излив ее из НКТ.
При подъеме НКТ жидкость из нее сливается через кольцевой зазор, образованный наружным 1 и внутренним заглушенным патрубком 2 и далее по каналам 8, через шаровой клапан 7 и муфты 3 - в скважину. Благодаря этому и при подъеме НКТ в них также поддерживается определенный уровень жидкости, находящийся ниже колонного фланца (на фиг.1и 2 не показано), что предотвращает излив жидкости и в этом случае.
Предлагаемое клапанное устройство, благодаря наличию в его конструкции эластичного элемента, более долговечно в эксплуатации, а конструктивное исполнение клапана с возможностью взаимного частичного перекрытия радиальных каналов позволяет постепенно заполнять НКТ в определенном интервале давлений, создаваемых на клапан.