КЛАПАН ОБРАТНЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к оборудованию для нефтедобывающей промышленности и используется для обустройства нефтяных и газовых скважин. Обратный клапан предназначается для предотвращения самопроизвольного заполнения обсадной колонны пластовой жидкостью и для исключения возвратного перетекания бурового и цементного растворов из затрубного пространства внутрь потайной обсадной колонны.
Известен обратный клапан для обсадных колонн /патент РФ №2233963 МПК Е21 В21/10, Е21 В34/06 Е21 В4/00, опубл. 10.08.2004/. Скважинный клапан включает полый корпус, размещенное в нем коническое седло и установленный под ним с возможностью осевого перемещения между коническим седлом и ограничительной решеткой запорный узел, выполненный в виде сердечника, взаимодействующего с седлом и обеспечивающего возможность перекрытия проходного канала между сердечником и полым корпусом, эластичную манжету, дополнительное коническое седло, запорный узел и ограничительную решетку с направляющим отверстием. Полый корпус выполнен состоящим из верхнего и нижнего полукорпусов. Коническое седло, запорный узел и ограничительная решетка размещены в нижнем полукорпусе. Эластичная манжета выполнена конической, закреплена на сердечнике и обеспечивает перекрытие проходного канала своим раструбом. Дополнительный запорный узел включает сердечник и эластичную коническую манжету, выполненную с возможностью частичного перекрытия раструбом манжеты образованного сердечником в верхнем полукорпусе обходного канала и с возможностью осевого перемещения между дополнительным коническим седлом и дополнительной ограничительной решеткой с направляющим отверстием. В направляющем отверстии дополнительной ограничительной решетки установлен хвостовик сердечника. Полость нижнего полукорпуса над коническим седлом соединена с закорпусным пространством радиальными отверстиями, а в полости нижнего полукорпуса установлена эластичная диафрагма, выполненная с возможностью открытия радиальных отверстий для поступления потока скважинной жидкости из закорпусного пространства под напором потока скважинной жидкости.
Недостатки данного устройства:
- сложная конструкция;
- для работы клапана необходимы два запирающих элемента;
- при слабом напоре не прекращается перетекание жидкости от забоя;
- конусные упругие запирающие элементы могут не перекрывать проходной канал, т.к. герметизации конус по конусу сложно достичь.
Известен обратный клапан для обсадных колонн, принятый за прототип, /патент РФ №2299310 МПК Е21 В34/06, опубл. 20.05.2007/, содержащий корпус с размещенными в его внутренней полости седлом, дросселем и запорным элементом, выполненным в виде шара. Корпус клапана выполнен в виде плунжера, размещен внутри обсадной колонны на подшипниках скольжения с возможностью движения между упорным кольцом «стоп» и ограничительным кольцом. Плунжер снабжен в верхней части ловителем продавочной пробки, а в нижней - хвостовиком с манжетами. Манжеты ориентированы навстречу противоположным потокам бурового и цементного растворов. Плунжер также снабжен наконечником под упорное кольцо «стоп», диском, размещенным в его внутренней полости для перекрытия периферийных каналов. В центральном канале диска размещен дроссель.
Недостатки конструкции прототипа:
- при работе клапана требуется действие продавочной пробки для перекрытия центрального канала;
- клапан не зафиксирован на конкретной высоте, перемещается на подшипниках скольжения, его место положение определяется количеством выдавленного из обсадной колонны в мерную емкость цементировочного агрегата;
- сложность конструкции.
Технические задачи, стоящие перед авторами:
- защита внутреннего пространства хвостовика и транспортировочной колонны от давления снизу;
- свободное перетекание бурового и цементного растворов в сторону забоя;
- предотвращение самопроизвольного заполнения хвостовика буровым раствором и пластовой жидкостью со стороны забоя;
- исключение возвратного перетекания цементного раствора из затрубного пространства во внутрь хвостовика;
- упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что новое в клапане обратном, содержащем полый корпус с размещенными в нем седлом, запорным элементом, является то, что корпус выполнен в виде цельной цилиндрической конструкции с установленным в нем подпружиненным плунжером с возможностью Пропускания потока раствора только к забою, при этом, запорный элемент плунжера выполнен в виде сферического запирающего наконечника.
Заявляемое устройство представлено на фиг.1
Клапан обратный состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с присоединительными резьбами на концах, установленных в нем седла 2, плунжера 3, пятки 4 и пружины 5. Герметизация седла 2 относительно корпуса 1 осуществляется за счет резиновых колец 6.
Клапан работает следующим образом.
Клапан в составе НКТ спускают в скважину. Производится заполнение хвостовика буровой жидкостью. Конструкция клапана позволяет жидкости беспрепятственно заполнять пространство внутри колонны путем сжатия пружины и открытия проходного канала между плунжером и седлом. Производятся технологические промывки и операции по подвешиванию хвостовика в скважине, цементированию. Нормальная работа обратного клапана при сбросе давления бурового раствора характеризуется отсутствием перетока рабочей жидкости, т.к давление жидкости ниже клапана давит на плунжер, распрямляя пружину и закрывая проходной канал. После проведения окончательных работ, затвердевания цементного раствора внутренняя арматура обратного клапана и других использовавшихся составных частей технологического оборудования разбуриваются.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявляемого клапана обратного позволила упростить конструкцию, обеспечить удобство эксплуатации и его многократное использование при работе со скважиной.