Y-ОБРАЗНОЕ УСТРОЙСТВО БАЙПАСИРОВАНИЯ ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Y-SHAPED BYPASS DEVICE OF SUBMERSIBLE PUMPING UNIT

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию и может быть использовано в составе систем байпасирования погружных насосных установок как усовершенствованный Y-Tool.
Известно устройство, описанное в патенте WO 02/075111 А1, в котором откидной клапан установлен на валу с возможностью поворота между двумя каналами Y-Tool с помощью средств электропривода и может занимать положение, в котором один или другой канал закрыт.
Недостатком данной конструкции является необходимость подводки электрического кабеля для привода устройства переключения откидного клапана, что усложняет устройство.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство, описанное в патенте GB 2327961 А, работающее от перепада давления и включающее в себя Y-Tool, содержащий с одной стороны два ответвления для присоединения погружной насосной установки и колонны байпасных труб, с общим выходом на противоположной стороне Y-Tool и откидную хлопушку в виде диска, установленную внутри на валу между двумя ответвлениями с возможностью поворота при перепаде давления, и перекрытия одного из каналов, свободного от подачи жидкости. При отсутствии потока жидкости откидная хлопушка находится в положении, при котором канал ответвления колонны байпасной труб открыт.
Используемая в описанной конструкции откидная хлопушка, имеет плоские стороны, поэтому для ее переключения и герметизации канала, необходимо создать большой поток жидкости.
Другим недостатком данной конструкции является способ установки вала через боковое техническое отверстие в Y-блоке, что требует дополнительных элементов крепления и уплотнения и приводит к снижению надежности и безопасности конструкции.
Настоящее изобретение направлено на повышение надежности и безопасности эксплуатации устройства за счет упрощения перекрытия каналов.
Указанный результат достигается тем, что в Y-образном устройстве байпасирования погружной насосной установки, содержащем с одной стороны два ответвления для присоединения насосной установки и колонны байпасных труб, общий выход с противоположной стороны в головке Y-блока и установленную внутри него с возможностью поочередного перекрытия ответвлений откидную хлопушку в виде диска, согласно изобретению, откидная хлопушка с пружиной закреплена при помощи оси на отдельном корпусе, вмонтированном в ответвлении с присоединенной колонной байпасных труб, по периферии наружной относительно отдельного корпуса торцевой поверхности диска выполнен выступ в форме полого сегмента купола, вершина которого ориентирована вверх, а открытая полость обращена в сторону оси диска,
Отдельный корпус, вмонтированный в канале ответвления Y-блока, предназначен для удержания и центрирования откидной хлопушки в корпусе Y-блока.
Выступ на торцевой поверхности диска хлопушки увеличивает сопротивление потоку жидкости, создаваемому погружной насосной установкой в канале, что приводит к более эффективному переключению хлопушки и герметизации канала колонны байпасных труб при небольших подачах жидкости.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано Y-образное устройство в разрезе при выключенной погружной насосной установке; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А, фиг. 1; на фиг. 3 - Y-образное устройство в разрезе при включенной погружной насосной установке; на фиг. 4 - Y-образное устройство, расположение элементов при включенной погружной насосной установке и установленной пробке каротажной.
Y-образное устройство содержит Y-блок 2, у которого имеются два выхода с одной стороны и объединенные в один выход в головке Y-блока 2 с противоположной стороны. К выходу в головке Y-блока 2 присоединен патрубок 1, предназначенный для присоединения колонны НКТ. К одному из двух ответвлений, расположенному под выходом к патрубку 1, присоединен посадочный ниппель 4 с организованным внутри посадочным местом под пробку каротажную, ко второму ответвлению, смещенному по горизонтали относительно выходов патрубка 1 и посадочного ниппеля 4, присоединен патрубок 3, выполненный с возможностью присоединения к нему погружной насосной установки. Ниже посадочного ниппеля 4 может быть присоединена колонна байпасных труб с выходом в затрубное пространство для проведения геофизических исследований или других операций. Если нет необходимости вывода оборудования в затрубное пространство, возможен вариант присоединения второй погружной насосной установкой либо иного оборудования.
Во внутренней части Y-блока 2 установлено перекрывающее устройство, содержащее цилиндрический корпус 7, хлопушку 5 с пружинкой кручения 9, установленную на оси 8, которая закреплена в проушинах корпуса хлопушки 7. Перекрывающее устройство, включающее хлопушку 5, корпус хлопушки 7, пружинку 9 и ось 8, выполнено в виде одной сборочной единицы и при монтаже спускается через патрубок 1 в Y-блок, где закрепляется на торце посадочного ниппеля 4. При перекрытии каналов ответвлений ответной частью хлопушке 5 в одном канале служит корпус хлопушки 7, а во втором канале - седло 6, установленное над патрубком 3.
На хлопушке 5 по периферии наружной относительно корпуса 7 торцевой поверхности диска хлопушки 5 выполнен выступ 11, имеющий форму полого сегмента купола, вершина которого ориентирована вверх, а открытая полость обращена в сторону оси диска. Выступ 11 размещен на диске хлопушки 5 со свободной стороны, диаметрально противоположной размещению оси 8.
Выступ 11 на поверхности диска хлопушки 5 обеспечивает дополнительное сопротивление потоку жидкости, поступающей по ответвлению с присоединенной к патрубку 3 погружной насосной установки, это создает дополнительное усилие, необходимое для доворота хлопушки в момент открытия протока жидкости во внутреннем канале головки Y-блока между патрубками 1 и 3.
В головке Y-блока 2 размещена втулка 10, направляющая спускаемое оборудование и гарантированно обеспечивающая заход в канал посадочного ниппеля 4. При проведении каротажных работ в посадочный ниппель 4 устанавливают пробку каротажную 12 (фиг. 4).
Устройство работает следующим образом.
При выключенной погружной насосной установке, присоединенной по ответвлению ниже патрубка 3 (фиг. 1), хлопушка 5 под действием пружинки кручения 9 прижимается к седлу 6. Элементы уплотнения хлопушки 5 и седла 6 перекрывают и герметизируют канал, ведущий к погружной насосной установке. Между патрубком 1, Y-блоком 2 и посадочным ниппелем 4 образуется свободный проходной канал, что позволяет спускать геофизическое оборудование или иное оборудование параллельно ответвлению, к которому присоединена погружная насосная установка. Кроме того, по образованному проходному каналу можно проводить добычу жидкости, например при фонтанирующей нефтяной скважине.
При запуске погружной насосной установки, присоединенной по ответвлению ниже патрубка 3 (фиг. 2), создаваемый поток жидкости по каналу патрубка 3 воздействует на хлопушку 5, переводя ее в положение перекрытия канала в корпусе хлопушки 7, установленной над посадочным ниппелем 4. Уплотнительные элементы контактирующих частей хлопушки 5 и корпуса хлопушки 7 обеспечивают герметичность перекрытия ответвления с байпасной колонной труб.
При отключении погружной насосной установки, присоединенной по ответвлению ниже патрубка 3, столб жидкости, образовавшийся при подъеме жидкости по трубам НКТ, сливается по открытому каналу через патрубки 1 и 3 в погружную насосную установку. По мере слива столба жидкости из труб НКТ давление над и под хлопушкой 5 выравнивается, тем самым позволяя пружине 9 перевести хлопушку 5 в первоначальное положение - перекрытие канала патрубка 3 (фиг. 1).
При таком расположении элементов Y-образного устройства возможно проведения каротажных работ на геофизическом кабеле или ГНКТ, например, при измерении параметров скважины. Для этого на геофизический кабель выше закрепленного геофизического оборудования или иного измерительного приспособления устанавливают пробку каротажную 12. При спуске геофизическое оборудование беспрепятственно проходит Y-блок 2 благодаря втулке 10, которая ориентирует и направляет спускаемое оборудование между проходами патрубка 1 и ниппеля посадочного 4, и далее по колонне байпасных труб опускается ниже погружной насосной установки. Каротажная пробка 12, установленная на том же геофизическом кабеле, что и геофизическое оборудование, при спуске доходит до ниппеля посадочного 4 и останавливается в посадочном месте, спуск ниже которого ограничен тем, что диаметр корпуса пробки каротажной больше, чем нижерасположенное проходное отверстие в посадочном ниппеле 4.
После спуска геофизического оборудования на нужную для исследования глубину проводится запуск погружной насосной установки. При установленной пробке каротажной 12 (фиг. 3) открытие канала при перемещении хлопушки 5 под воздействием потока жидкости, создаваемого погружной насосной установкой, происходит до момента упора хлопушки 5 в пробку каротажную 12. При отключении погружной насосной установки хлопушка 5 под воздействием пружины 9 опускается и перекрывает канал патрубка 3. По завершению каротажных работ проводят подъем кабеля с геофизическим оборудованием и пробкой каротажной. Для слива жидкости из труб НКТ в затрубное пространство пробка каротажная оснащена механизмом слива.
Конструкция Y-образного устройства позволяет без дополнительных технических отверстий, которым также требуется уплотнение, проводить установку перекрывающего устройства, что повышает надежность его эксплуатации.
Выступ куполообразной формы на торце хлопушки создает дополнительное сопротивление протекающей жидкости по внутреннему каналу головки Y-блока, что дает возможность перекрывать и герметизировать ответвление колонны байпасных труб при небольших подачах потока жидкости.