КЛАПАН ДЛЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к цементированию обсадных колонн.
Известен «Клапан для обсадной колонны» (авторское свидетельство SU №1812304, МПК 7 Е 21 В 34/10, 33/14, опубл. в бюл. №16 от 30.04.1993 г.), содержащий клапанное седло с осевыми отверстиями, тарелку с конической рабочей поверхностью, размещенной под седлом, подпружиненный шток, жестко соединенный с тарелкой, и срезной фиксатор, при этом клапан снабжен фильтром, выполненным в виде кольца и размещенным в нижней части седла осевого канала по внутренней его поверхности, причем подпружиненный шток выполнен со сквозным отверстием под срезной фиксатор, а клапанное седло в верхней части выполнено с отверстием, перпендикулярным к центральной оси седла и соосным сквозному отверстию подпружиненного штока, при этом тарелка выполнена с эластичным кольцом по центру рабочей конической поверхности, причем тарелка может быть выполнена из эластичного материала.
Недостатками данного клапана являются:
во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость;
во-вторых, низкая надежность перекрытия проходного канала.
Наиболее близким по технической сущности является «Клапан для обсадных колонн» (патент RU №2250355, МПК 7 Е 21 В 34/06, 33/14, опубл. в бюл. №11 от 20.04.2005 г.), включающий ограничитель с седлом и боковыми каналами, обратный клапан, размещенный снизу, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении, причем наружная поверхность ограничителя выше боковых каналов снабжена эластичным кольцом с упором и выполнена с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, при этом седло выполнено с цилиндрической выборкой на нижней плоскости ограничителя, а обратный клапан выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к ограничителю, состоящим из жестко соединенных между собой эластичной манжеты, центратора и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная
напротив внутренней нижней плоскости ограничителя, причем наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив седла ограничителя, при этом эластичная манжета расположена между нижней плоскостью ограничителя и цилиндрической пластиной.
Недостатками данной конструкции клапана являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством резиновых элементов и металлических колец;
во-вторых, не возможно провести опрессовку обсадной колонны перед ее цементированием без спуска дополнительного опрессовочного оборудования (например, пакера).
Задачей полезной модели является упрощение конструкции клапана для обсадной колонны, а также возможность проведения опрессовки обсадной колонны в скважине перед непосредственно ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования.
Указанная задача решается предлагаемым клапаном для обсадной колонны, включающим ограничитель с седлом и боковыми каналами, обратный тарельчатый клапан, размещенный снизу, втулку, установленную над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении
Новым является то, что ограничитель заглушен сверху, а втулка выполнена с возможность перекрытия боковых каналов снаружи и соединена снизу с обсадной колонной, которая оборудована нижней муфтой, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой, куда вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и соединенный вверху с седлом, которое расположено в нижней части ограничителя, причем стопор выполнен в виде верхней плоскости седла ограничителя, при этом тарельчатый клапан снабжен дроссельным отверстием.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Клапан для обсадной колонны включает заглушенный сверху ограничитель 1 с седлом 2 и боковыми каналами 3, обратный тарельчатый клапан 4, размещенный снизу и прикрепленный к нижнему торцу ограничителя 1, а также втулку 5, установленную над боковыми каналами 3 с возможностью их герметичного перекрытия.
Седло 2 расположено в нижней части ограничителя 1, а тарельчатый клапан 4 снабжен дроссельным отверстием 6.
Ограничитель 1 дополнительно оборудован стопором 7 выполненным в виде верхней плоскости седла ограничителя и взаимодействующим с втулкой 5 в ее нижнем положении.
Втулка 5 выполнена с возможность перекрытия боковых каналов 3 снаружи и соединена с обсадной колонной 8, которая оборудована нижней муфтой 9, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой 10.
В цилиндрическую выборку 10 нижней муфты 9 вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик 11, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами 12 и жестко соединенный вверху с седлом 2.
Необходимая герметичность при работе клапана обеспечивается уплотнительным элементом 13.
Вспомогательные крепежные элементы на фигуре не показаны.
Устройство работает следующим образом.
После подготовительных работ на скважине (на фиг. не показано) в нее спускают обсадную колонну 8, оборудованную снизу предлагаемым клапаном для обсадной колонны
В процесс спуска обсадной колонны 8 в скважину находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх, сквозь дроссельное отверстие 6 тарельчатого клапана 4 и боковые каналы 3 ограничителя 1, заполняя внутреннее пространство обсадной колонны 8. Спуск обсадной колонны 8 в скважину продолжают до упора нижнего торца полого хвостовика 11 на забой (на фиг. не показано) скважины.
Далее производят разгрузку обсадной колонны 8 на устройство, при этом разрушаются срезные элементы 12 и обсадная колонна 8 вместе с жестко закрепленными на ее нижнем конце втулкой 5 и нижней муфтой 9 опускаются вниз по цилиндрической выборке 10 нижней муфты 9 относительно упертого на забой скважины полого хвостовика 11. Процесс разгрузки обсадной колонны 8 на устройство продолжается до тех пор, пока втулка 5 своим нижним торцом не сядет стопор 7 седла 2, о чем свидетельствует падение веса обсадной колоны 8 до нуля на индикаторе веса, установленном на устье скважины.
В процесс перемещения обсадной колонны 8 вниз втулка 5 вступает во взаимодействие с заглушенным сверху ограничителем 1 и герметично перекрывает снаружи боковые каналы 3 ограничителя 1.
Производят заполнение обсадной колонны 8 до устья скважины технологической жидкостью и опрессовывают обсадную колонну 8 на необходимое давление с необходимой выдержкой по времени.
Убедившись в герметичности обсадной колонны 8 ее приподнимают вверх на 1-2 метра, при этом полый хвостовик 11 вместе с жестко закрепленным в его верхней части ограничителем 1 под собственным весом опускаются вниз по цилиндрической выборке 10 нижней муфты 9 относительно втулки 5, жесткозакрепленной в нижней муфте 9 на конце обсадной колонны 8, при этом втулка 5 сначала выходит из взаимодействия со стопором 7 седла 2, а затем выходит и из герметичного взаимодействия с ограничителем 1 и поднимается вверх выше заглушенного сверху ограничителя 1, при этом боковые каналы 3 ограничителя 1 полностью открываются и при дальнейшем подъеме обсадной колонны 8 уже нижний торец полого хвостовика 11 приподнимается с забоя, обеспечивая гидравлическую связь между внутренним пространством обсадной колонны 8 и заколонным пространством скважины.
Клапан для обсадной колонны готов к цементированию обсадной колонны 8.
Закачивают в обсадную колонну 8 необходимое количество цементного раствора. Далее на устье скважину устанавливают в обсадную колонну 8 продавочную пробку (на фиг. не показано) и подачей продавочной жидкости в обсадную колонну труб 17 начинают продавку цементного раствора, при этом цементный раствор из обсадной колонны 8 сквозь втулку 5 через радиальные каналы 3 ограничителя 1 попадает внутрь последнего, а оттуда открыв обратный тарельчатый клапан 4 по действием давления продавки через внутреннее пространство полого хвостовика 11 поступает в заколонное пространство (на фиг. не показано) скважины.
Продавку цементного раствора в заколонное пространство скважины продолжают до тех пор, пока не произойдет резкое повышение давления на манометре насосного агрегата закачивающего продавочную жидкость в обсадную колонну 8, что свидетельствует о том, что продавочная пробка уперлась в верхний торец втулки 5.
Продавку цементного раствора прекращают и оставляют скважину на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента), при этом обратный тарельчатый клапан 4 закрывается и исключает обратное поступление цементного раствора из заколонного пространства скважины в обсадную колонну 8.
Предлагаемое клапан для обсадной колонны имеет простую конструкцию, что повышает надежность работы устройства, а проведения опрессовки обсадной колонны в скважине непосредственно перед ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты.