Клапан скважинный
DOWNHOLE VALVE

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначено для выравнивания давления затрубного надпакерного пространства с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).
Известен циркуляционный клапан выравнивания давления, содержащий соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством. Внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной НКТ и временно зафиксированный на корпусе срезными штифтами, а снизу корпус соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера. В корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры. На золотнике выполнен выступ, упирающийся в торцовый буртик муфты, ограничивающий осевое перемещение золотника при его открытии с образованием между золотником и корпусом канала сообщения из надпакерного межтрубного пространства через радиальные отверстия и центральный канал в колонну НКТ и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины (патент РФ №2531692).
Известен клапан уравнительный механический, содержащий корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, установленный с возможностью осевого перемещения. Корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса, при этом кольцевой выступ штока ограничивает это осевое перемещение. Клапан содержит механизм регулятора нагрузки в виде цанги. Внутренняя торцевая часть корпуса, на которую упирается кольцевой выступ штока при осевом перемещении его относительно корпуса, установлена в посадочном месте корпуса и штока и загерметизирована при помощи уплотнительных колец (патент РФ №2739002).
Данная конструкция предназначена для многократного открытия-закрытия клапана и обладает сложностью изготовления и сборки составных частей для обеспечения соосности посадочных поверхностей корпуса и штока и резьбовых поверхностей корпуса, а также для обеспечения необходимой плотности посадочных поверхностей, и в связи с этим – риск возникновения задиров на посадочных поверхностях корпуса и штока и на резьбовых поверхностях корпуса и заклинивания штока при работе клапана, поломки корпуса и штока при разборке клапана.
Технической задачей является обеспечение удобства сборки и разборки клапана, исключение возникновения задиров на посадочных и резьбовых поверхностях и заклинивания штока при работе клапана, что повышает надежность работы клапана.
Указанный технический результат достигается в клапане скважинном, содержащем корпус с радиальными отверстиями, внутри которого расположен шток, в исходном положении перекрывающий радиальные отверстия корпуса, причем корпус содержит соединенные при помощи резьбы две части, внутренняя торцевая часть одной из которых образует с кольцевым выступом штока камеру для возможности осевого перемещения штока относительно корпуса, при этом кольцевой выступ штока ограничивает это осевое перемещение, уплотнительные кольца, установленные в штоке выше и ниже камеры, механизм регулятора нагрузки, при этом, согласно изобретению, внутренняя торцевая часть корпуса оснащена втулкой, герметично размещенной в посадочном месте корпуса и штока внутри камеры при помощи уплотнительного кольца, зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса и упирающейся в кольцевой выступ штока при осевом перемещении штока относительно корпуса.
Кроме того, втулка зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса посредством упора ее в уступ корпуса.
Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит цангу, установленную в корпусе с возможностью взаимодействия ее внутреннего буртика с наружным выступом штока.
Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит поджатый втулкой и пружиной фиксирующий элемент, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с наружным выступом штока.
Кроме того, механизм регулятора нагрузки содержит срезные элементы, связывающие корпус со штоком.
Кроме того, на штоке выполнены выступы, входящие в зацепление с пазами, выполненными на внутренней поверхности корпуса.
На фиг. изображен клапан скважинный в исходном положении.
Клапан состоит из корпуса 1 с радиальными отверстиями 2, внутри которого расположен шток 3. Шток 3 в исходном положении перекрывает радиальные отверстия 2 корпуса 1 и зафиксирован от перемещения при помощи механизма регулятора нагрузки, который может быть выполнен, например, в виде цанги (на фиг. не показана), установленной в корпусе 1 с возможностью взаимодействия ее внутреннего буртика (на фиг. не показан) с наружным выступом 4 штока 3. В данном случае на фиг. показан механизм регулятора нагрузки, содержащий фиксирующий элемент 5, установленный в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с наружным выступом 4 штока 3, поджатый втулкой 6 и пружиной 7 (цилиндрической, кольцевой или другой). Также в качестве регулятора нагрузки могут быть установлены срезные элементы (на фиг. не показаны), связывающие корпус 1 со штоком 3.
Для обеспечения возможности передачи крутящего момента на установленное под клапаном оборудование (на фиг. не показано) на штоке 3 выполнены выступы, входящие в зацепление с пазами, выполненными на внутренней поверхности корпуса 1 (на фиг. не показаны).
Корпус 1 клапана содержит соединенные при помощи резьбы две части 8 и 9, внутренняя торцевая часть одной из которых – корпуса 9 в данном варианте исполнения – образует с кольцевым выступом 10 штока 3 камеру 11 для возможности осевого перемещения штока 3 относительно корпуса 1, при этом кольцевой выступ 10 штока 3 ограничивает это осевое перемещение. В штоке 3 выше и ниже камеры размещены уплотнительные кольца 12 и 13 соответственно. Внутренняя торцевая часть корпуса 9 оснащена втулкой 14, герметично размещенной в посадочном месте корпуса 8 и штока 3 внутри камеры 11 при помощи уплотнительного кольца 15 и зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса, например, посредством упора ее в уступ 16 корпуса 8.
Клапан скважинный работает следующим образом.
Клапан устанавливают в колонну НКТ над пакером (на фиг. не показаны), и собранную компоновку спускают на заданную глубину. Для подъема пакера необходимо выровнять давление над пакером и в колонне НКТ, для чего осуществляют натяжение колонны НКТ. При определенном усилии натяжения срабатывает механизм регулятора нагрузки – пружина 7 сжимается, фиксирующий элемент 5 (или внутренний буртик цанги в случае установки цанги) взаимодействует с наружным выступом 4 штока 3 и проскакивает его снизу вверх, в результате чего шток 3 перемещается вниз относительно корпуса 1, и радиальные отверстия 2 его открываются, при этом втулка 14 упирается в кольцевой выступ 10 штока 3, ограничивая дальнейшее перемещение штока 3 относительно корпуса 1. Происходит сообщение трубного пространства с затрубным и выравнивание давления. В случае выполнения механизма регулятора нагрузки в виде срезных элементов (на фиг. не показаны), при определенном усилии натяжения они срезаются, и шток 3 перемещается вниз относительно корпуса 1, открывая радиальные отверстия 2. Созданием сжимающей осевой нагрузки клапан приводят в исходное закрытое положение.
Таким образом, благодаря оснащению внутренней торцевой части корпуса 9 втулкой 14, герметично размещенной в посадочном месте корпуса 8 и штока 3 внутри камеры 11 при помощи уплотнительного кольца 15, зафиксированной от осевого перемещения относительно корпуса 1 и упирающейся в кольцевой выступ 10 штока 3 при осевом перемещении штока 3 относительно корпуса 1, обеспечивается удобство сборки и разборки клапана, исключается возникновение задиров на посадочных поверхностях корпуса 8 и штока 3 и резьбовых поверхностях корпуса 8 и 9 и заклинивание штока 3 при работе клапана, что повышает надежность работы клапана.