Защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам во внутрискважинной компоновке, работающим в составе со сбивным клапаном, через который осуществляется проход жидкости высокой вязкости из колонной подвески при подъеме оборудования.
Известно устройство для перфорации ствола скважины (патент RU № 171683, МПК Е21В 43/112, опубл. 09.06.2017 в бюл. № 16), спускаемое на колонне труб, включающее трубчатый корпус с соединенным с ним с возможностью возвратно-поступательного перемещения гидроцилиндром с подпружиненным вверх поршнем и хвостовиком на конце, соединенный с поршнем клиновой толкатель, резцедержатель с перфорационными резцами, взаимодействующий с клиновым толкателем с возможностью радиального перемещения относительно хвостовика, и заливной клапан с седлом, причем трубчатый корпус выполнен с возможностью передачи перемещения вверх поршню при его крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра. Седло клапана расположено в клапанном корпусе, соединенном снизу с трубчатым корпусом и снабженном дополнительным каналом, сообщающим колонну труб с трубчатым корпусом, при этом седло клапана сообщено снизу с внутрискважинным пространством, а сверху - с дополнительным каналом, причем дополнительный канал и седло клапана сверху закрыты шайбой с отверстиями, выше клапанного корпуса установлен сбивной клапан, разрушаемый сбрасываемым с устья грузом для сообщения внутрискважинного пространства с колонной труб.
В состав данного устройства входит защитное устройство, располагаемое между сбивным клапаном и оборудованием в виде расположенной в корпусе поперечной шайбы с отверстиями, диаметр которых меньше диаметра бросового с устья элемента.
Недостатками данного защитного устройства является:
низкая эффективность, связанная с заклиниванием бросового элемента в виде ломика при попадании в отверстия с вертикальными стенками
низкая надежность, связанная также с заклиниванием бросового элемента при попадании в отверстия с вертикальными стенками, что затрудняет извлечение бросового элемента из отверстия при необходимости и после поднятии оборудования на поверхность, а также может привести к нарушению целостности самой шайбы.
Наиболее близким является защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном (патент RU № 203245, МПК Е21В 34/06, опубл. 29.03.2021 в бюл. № 10), включающее корпус и шайбу с двумя группами отверстий, жестко установленную поперечно в корпусе. Корпус, расположенный между сбивным клапаном и оборудованием. Отверстия в шайбе диаметром меньше диаметра бросового с устья элемента. Отверстия шайбы разбиты на две группы, первая из которых – мелкие отверстия, расположенные по периметру шайбы, а вторая – центральное отверстие большего диаметра. Отверстия первой группы изготовлены диаметром и расположены от стенок корпуса на расстоянии, исключающем попадание бросового элемента в них, а центральное отверстие сверху снабжено расширяющейся вверх воронкой с углом при вершине большим, чем угол заклинивания бросового элемента.
Недостатками данного устройства являются:
низкая эффективность, связанная со снижением пропускной способности (высокий риск засорения) мелких отверстий, расположенных с отступом от края окружности по периметру поперечной шайбы, при проходе в колонне насосно-компрессорных труб жидкости с высокой вязкостью, ситуация усугубляется при необходимости применения малогабаритного оборудования, например, для скважин с эксплуатационными колоннами малого диаметра 102 и 114 мм;
риск заклинивания бросового инструмента из-за расположения большого отверстия по центру шайбы.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности защитного устройства скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном за счет исключения засорения отверстий, исключения заклинивания бросового элемента, упрощения обслуживания, исключения аварийных ситуаций, в том числе при уменьшении габаритов устройства.
Техническая задача решается защитным устройством скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном, включающим корпус и шайбу с двумя группами отверстий, жестко установленную поперечно в корпусе.
Новым является то, что отверстия в шайбе расположены эксцентрично относительно оси корпуса устройства, к первой группе отверстий относятся три отверстия, выполненные диаметром, равным 0,4⋅D, где D – диаметр бросового элемента, ко второй группе отверстий относится одно отверстие, выполненное диаметром, равным (0,7-0,8)⋅D, где D – диаметр бросового элемента, наружная поверхность отверстия второй группы сопряжена с внутренней поверхностью корпуса, при этом первая и вторая группы отверстий выполнены на диаметрально противоположных половинах торцевой поверхности шайбы, первая группа отверстий равномерно расположена по полуокружности, наружная поверхность первой группы отверстий сопряжена с одной стороны с внутренней поверхностью корпуса, а с другой стороны с конической фаской отверстия второй группы для направления бросового элемента, при этом фаска выполнена несимметричной относительно оси отверстия.
На фиг. 1 изображено защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном в продольном разрезе.
На фиг. 2 изображено защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном в поперечном разрезе.
Сущность полезной модели
Защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном состоит корпуса 1, расположенного между сбивным клапаном (на фиг. 1, 2 не показан) и оборудованием (на фиг. 1, 2 не показано), шайбу 2 с двумя группами отверстий 3, 4, жестко установленную поперечно в корпусе 1.
Отверстия в шайбе 2 расположены эксцентрично относительно оси корпуса 1 устройства.
'
''
'''
К первой группе отверстий 3 относятся три отверстия 3, 3, 3, выполненные диаметром, равным 0,4⋅D, где D – диаметр бросового элемента 5 (на фиг. 1 показан условно). Выбранный диаметр отверстий первой группы обеспечивает свободный проход жидкости при подъеме оборудования, даже в случае наличия асфальтосмолопарафиновых отложений или высокой вязкости продукции.
Ко второй группе отверстий 4 относится одно отверстие, выполненное диаметром, равным (0,7-0,8)⋅D, где D – диаметр бросового элемента 5 (на фиг. 1 показан условно). Наружная поверхность отверстия 4 второй группы сопряжена с внутренней поверхностью корпуса 1.
При этом отверстие 4 второй группы в верхней части снабжено несимметричной относительно оси отверстия 4 второй группы, конической фаской 6 для направления бросового элемента, угол фаски составляет 135°.
Выбранный угол фаски исключает заклинивание бросового элемента 5 и смещает бросовый элемент 6 в отверстие 4 для фиксации под углом, обеспечивающим проход жидкости при подъеме оборудования для скважин любых диаметров.
При этом первая 3 и вторая 4 группы отверстий выполнены на диаметрально противоположных половинах торцевой поверхности шайбы 2. Дополнительно исключает заклинивание бросового элемента 5.
'
''
'''
Первая группа отверстий 3 равномерно расположены по полуокружности. Наружная поверхность первой группы отверстий 3, 3, 3сопряжена с одной стороны с внутренней поверхностью корпуса 1, а с другой стороны с фаской 6 отверстия 4 второй группы. Такое расположение отверстий обеспечивает беспрепятственный проход высоковязкой жидкости, а также исключает скопление асфальтосмолопарафиновых отложений на поверхности шайбы.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают выше оборудования (на фиг. 1, 2 не показано), но под сбивным клапаном (на фиг. 1, 2 не показан), например, при помощи резьб, и спускают в скважину на колонне труб (на фиг. 1, 2 не показаны). При спуске в скважину (на фиг. 1, 2 не показана) и при работе оборудования жидкость свободно циркулирует через две группы отверстий 3 и 4 шайбы 2. При необходимости разрушения сбивного клапана в скважину с устья сбрасывают бросовый элемент 5, который после разрушения клапана попадает в фаску 6 отверстия 4, не проходя дальше, так как диаметр бросового элемента 5 больше диаметра отверстия 4. После отсоединения корпуса 1 устройства бросовый элемент 5 свободно извлекают из шайбы 2, так как угол α при вершине фаски 6 меньше угла заклинивания. В результате защитное устройство готово к спуску в эту же или другую скважину без дополнительных технологических операций. Также при необходимости можно извлечь бросовый элемент 5 без извлечения оборудования ловильным инструментом (не показан) без аварийных ситуаций, так как он не заклинивает в фаске 6 шайбы 2.
Таким образом, предлагаемое защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном повышает эффективность за счет исключения засорения отверстий, исключения заклинивания бросового элемента, упрощения обслуживания, исключения аварийных ситуаций, в том числе при уменьшении габаритов устройства.