КЛАПАН ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИННОМ ОБОРУДОВАНИИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности в частности к эксплуатации скважин и может быть использована при создании устройств для выравнивания давления в скважинном оборудовании.
Известен циркуляционный клапан выравнивания давления в скважине содержащий соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной насосно-компрессорных труб, а снизу корпус клапана соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера, отличающийся тем, что в корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры, расположенные между манжетами при закрытом положении золотника, последний временно зафиксирован на корпусе срезными штифтами и расположен торцом с упором в уступ на внутренней ступенчатой поверхности корпуса, к продольному каналу которого, в свою очередь, с помощью штуцера присоединена трубка, сообщающаяся с подпакерной полостью скважины, а 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 насосно-компрессорных труб и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины (патент на изобретение РФ №2531692, опубл. 27.10.2014).
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании содержащий без слива жидкости из технологических труб, содержащий корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным каналом, сообщающим основной канал с используемым оборудованием и выполненным с возможностью перекрытия поршнем в его нижнем положении, а основной канал ниже поршня сообщен со скважинным пространством (патент на изобретение РФ №2466268, опубл. 10.11.2012).
Недостатком данной конструкции является то, что у золотниковых клапанов отсутствуют уплотнения, и, как следствие, имеются утечки. Также известные клапаны требуют повышенной сложности и точности изготовления и притирки. Кроме того, из-за очень маленького зазора в золотнике, клапаны очень чувствительны к мелким механическим включениям, которые находятся рабочей жидкости, что будет приводить к заклиниванию, т.е. снижает надежность клапана. Стоит, также отметить, что для срабатывания известного клапана в поглощающих скважинах понадобиться очень большая пружина, что крайне не технологично.
Техническая задача заявляемой полезной модели повышение надежности устройства.
Технический результат выражается в сокращении времени на технологические операции со скважинным оборудованием.
Заявляемый клапан предназначен для работы совместно с любыми типами гидромеханических прокалывающих перфораторов в скважинах, когда давление столба рабочей жидкости НКТ (насосно-компрессорных труб) больше давления в затрубном пространстве в зоне перфорации, что требует значительного времени на выравнивание давления для возврата прокалывающих элементов и, соответственно, затрудняет возврат прокалывающих элементов в транспортное положение.
Техническая задача достигается тем, что клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании содержит корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, причем в верхней части корпуса жестко установлен цилиндр с вертикальным переточным каналом, в котором расположен поршень с обращенным вниз штоком, указанный шток имеет возможность взаимодействовать со вторым поршнем, установленным в корпусе и снабженным конусным клапаном, имеющим возможность вертикального перемещения, в нижней части корпуса с упором установлена пружина и неподвижный стержень, который имеет возможность взаимодействия с конусным клапаном, причем диаметр поршня, снабженного конусным клапаном, больше диаметра поршня с обращенным вниз штоком.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- в верхней части корпуса жестко установлен цилиндр с вертикальным переточным каналом;
- в цилиндре расположен поршень с обращенным вниз штоком;
- обращенный вниз шток имеет возможность взаимодействовать со вторым поршнем;
- второй поршень установлен в корпусе и снабжен конусным клапаном, имеющим возможность вертикального перемещения;
- в нижней части корпуса с упором установлена пружина;
- в нижней части корпуса установлен неподвижный стержень, который имеет возможность взаимодействия с конусным клапаном;
- диаметр поршня, снабженного конусным клапаном, больше диаметра поршня с обращенным вниз штоком.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На Фиг. 1 показан общий вид клапана в начальном положении, на Фиг. 2 показан клапан со сжатой пружиной.
Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании состоит из корпуса 1, в котором неподвижно расположен цилиндр 2, в котором совершает рабочее движение поршень 4 с обращенным вниз штоком и образуют камеру низкого давления 5, которая через отверстие 6 в корпусе 1 связана с заколонным пространством. Поршень 4 с обращенным вниз штоком, посредствам указанного штока взаимодействует с поршнем 8, снабженный конусным клапаном 7. При этом диаметр поршня 8 с конусным клапаном 7 больше диаметра поршня 4 с обращенным вниз штоком. Поршень 8 упирается в пружину 9, в центре которой расположен неподвижный стержень 10.
Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании работает следующим образом. При давлении рабочей жидкости ниже заданного уровня, рабочая жидкость через канал 3 в цилиндре 2 создает разнонаправленные силы на поршне 8 и поршне 4 с обращенным вниз штоком, но под действием силы пружины 9 поршень 8 остается неподвижным.
При повышении давления выше заданного уровня, ввиду того что поршень 8 имеет больший диаметр, чем поршень 4 с обращенным вниз штоком, подпоршневое пространство 5 которого имеет низкое давление, т.к. связано с заколонным пространством отверстием 6, возникает сила, которая больше силы поршня 4 и силы пружины 9, в результате чего поршень 8 приводится в движение вниз. В процессе движения вниз поршень 8 упирается своим конусным клапаном 7 в неподвижный стержень 10, в результате открывается седло 11 поршня 8 и рабочая жидкость устремляется к прокалывающему перфоратору 12. После совершения прокола обсадной колонны прокалывающим перфоратором, давление сбрасывается и под действием поршня 4 с обращенным вниз штоком и пружины 9 поршень 8 начинает двигаться вверх, в результате седло 11 конусного клапана 7 и поршня 8 закрываается и движение рабочей жидкости прекращается. Статическое давление столба жидкости больше не воздейстивет на рабочие элементы прокалывающего гидромеханического перфоратора 12. При перемещении перфоратора вверх, ввиду того что давление внутри перфоратора небольшое, прокалывающие элементы возвращаются в исходное положение. Перфоратор с клапаном перемещаются в следующий интервал перфорации, и цикл повторяется заново.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет достичь сокращения времени на технологические операции со скважинным оборудованием.