УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШГН

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для перепуска газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и профилактической промывки скважины без подъема штангового глубинного насоса.
Известен циркуляционный клапан для винтовых насосов, состоящий из неподвижного седла и подвижной тарелки, выполненных в виде втулок и установленных в муфте НКТ на кольцах круглого сечения (патент РФ №46807 кл. МПК Е21В 34/06). Вход пластовой жидкости к клапану и далее в колонну НКТ осуществляется со стороны затрубного пространства через ряд отверстий в муфте.
Недостатками данного клапана являются:
- сложность конструкции;
- конструктивные особенности винтовых насосов и глубинных штанговых насосов сужают область применения клапана.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является скважинное клапанное устройство включающее патрубок с радиальным отверстием, полый корпус с отверстием для прохода жидкости, подпружиненный затвор, при этом затвор выполнен в виде шарика, размещенного в седле, ввернутом в корпус клапана (патент РФ №43302 кл. МПК Е21В 34/06).
Недостатками данного технического решения являются:
- при поступлении в клапанный узел жидкости или газа из затрубного пространства происходит засорение клапана мусором и грязью;
- из-за значительного выступания части корпуса клапанного устройства относительно колонны насосно-компрессорных труб ухудшаются условия прохождения по межтрубному пространству геофизических приборов с наружным диаметром более 28 мм типа «Сова-3-28», «РН-28»;
- увеличивается вероятность возникновения аварии из-за заклинивания и прихвата спущенных на кабеле приборов;
- при снижении дебита скважины в процессе обработки призабойной зоны пласта ухудшаются условия прохождения «гибкой трубы» (колтюбинга) с наружным диаметром более 25 мм;
- увеличивается вероятность возникновения аварии из-за заклинивания и прихвата «гибкой трубы» и выхода ее из строя.
Данные прототипы сужают область применения и не являются универсальными.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности универсального клапана, улучшение условий прохождения геофизических приборов и других устройств, предназначенных для исследования скважин и обработки призабойной зоны пласта, а также обеспечение проведения профилактических обработок скважин против возникновения асфальтосмолистопарафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах и обеспечение стравливания межтрубного газа, обеспечение безаварийной работы скважины и как следствие - увеличение межремонтного периода.
Поставленная задача решается следующим образом. Универсальный клапан, содержащий патрубок с радиальным отверстием, полый корпус с радиальным отверстием для прохода жидкости, подпружиненный затвор в виде шарика, размещенного в седле, ввернутым в корпус клапана, расположен параллельно колонне насосно-компрессорных труб и дополнительно снабжен фильтром в виде цилиндра D=20 мм с концентрично расположенными отверстиями d=3,0-4,0 мм. Фильтр соединен с корпусом и расположен ниже клапанной клетки. Общая длина универсального клапана составляет 160-200 мм, а наружный диаметр клапана 97 мм. При условии если, наружный диаметр НКТ 2,5" составляет 73 мм, а наружный диаметр муфты НКТ 2.5" - 89 мм, то при установке данного универсального клапана параллельно колонны НКТ межтрубное пространство уменьшиться всего на 8,0 мм. Это позволяет геофизическим приборам с диаметром более 28 мм, и другим устройствам, таким как «гибкая труба», свободно перемещаться в затрубном пространстве. Кроме этого, в зависимости от технологических задач универсальный клапан размещается в различных местах на колонне НКТ. Для промывки НКТ от АСПО универсальный клапан размещается на расстоянии 20-30 метров выше насоса, а для стравливания попутного газа в колонну НКТ универсальный клапан размещается на расстоянии 10-20 метров ниже устья скважины.
На фиг.1 изображен продольный разрез универсального клапана.
Универсальный клапан для эксплуатации ШГН состоит из патрубка 1 с радиальным отверстием 8, полого корпуса 2 с радиальным (перепускным) отверстием 9, пружины 6, седла 4 с отверстием 3, клапана в виде шарика 5 и фильтра 7. При помощи резьбы патрубок универсального клапана соединяется с муфтами НКТ 11. Перепускное отверстие 8 в патрубке 1 выполнено диаметром 6-8 мм. Усилие сжатия пружины рассчитано на 3-4 атм. Для использования универсального клапана в качестве перепускного клапана, он размещается на расстоянии 10-20 метров ниже устья скважины. Клапан открывается при возникновении разницы давления между НКТ и межтрубным (затрубным) пространством, равным 3-4 атм. Для использования универсального клапана в качестве промывочного клапана, он размещается на расстоянии 20-30 метров выше насоса. Клапан открывается при перепаде давления между НКТ и межтрубным (затрубным) пространством, равным 3-4 атм.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации скважины при превышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне НКТ на 3-4 атм., попутный газ через отверстия 10 в фильтре 7 попадает в отверстие 3 седла 4, при этом шарик 5 приподнимается с седла 4, сжимает пружину 6 и открывает доступ к перепускному отверстию 9 в корпусе клапана 2 и радиальному отверстию 8 в патрубке 1, тем самым стравливая давление в межтрубном (затрубном) пространстве скважины. При снижении давления попутного газа в межтрубном (затрубном) пространстве скважины (выравнивании давлений в НКТ и межтрубном пространстве), пружина 6 разжимается, шарик 5 садится в седло 4 и закрывает отверстие 3. Универсальный клапан работает в автоматическом режиме. Это позволяет обеспечить постоянный уровень жидкости и постоянное давление в межтрубном (затрубном) пространстве.
В скважинах, где прогнозируется вероятность отложения АСПО, при спуске насосного оборудования в скважину универсальный клапан размещается на расстоянии 20-30 метров выше насоса. Клапан открывается при разнице давлений в НКТ и затрубном пространстве, равном 3-4 атм.
Работает устройство следующим образом. Производится обвязка устья скважины с использованием насосного агрегата ЦА-320 и водовоза. Используемая технологическая жидкость (возможно подогретая) содержит до 0,5% моющего препарата МЛ-81Б. При этом производится процесс обратной промывки скважины. При превышении давления на 3-4 атм. в межтрубном пространстве скважины в месте установки клапана над давлением в колонне НКТ, промывочная жидкость через отверстия 10 в фильтре 7 попадает в отверстие 3 седла 4, при этом шарик 5 приподнимается с седла 4, сжимает пружину 6 и открывает доступ к перепускному отверстию 9 в корпусе клапана 2 и радиальному отверстию 8 в патрубке 1. Далее промывочная жидкость поступает во внутреннее пространство НКТ. По окончании обратной промывки скважины при снижении давления в межтрубном (затрубном) пространстве скважины (выравнивании давлений в НКТ и межтрубном пространстве), пружина 6 разжимается, шарик 5 садится в седло 4 и закрывает отверстие 3 для прохода промывочной жидкости и сообщения межтрубного и трубного пространства. Фильтр 7 служит для предотвращения попадания в клапан механических частиц и окалины из затрубного пространства скважины.
Новым является то, что в результате плотного прилегания к колонне НКТ и расположения параллельно оси НКТ, универсальный клапан позволяет производить безаварийное исследование скважины по межтрубному пространству в процессе эксплуатации скважины.
Новым также является и то, что данный универсальный клапан является многократным в использовании, и в процессе осмотра и ремонта предполагает замену изношенного шарика и седла. Простота конструкции позволяет производить ревизию универсального клапана при очередном подземном ремонте в бригаде подземного ремонта скважин без вывоза его в механическую мастерскую. Применение универсального клапана позволяет поддерживать оптимальный динамический уровень в скважине, обеспечивающий нормальную работу насоса. Универсальный клапан безопасен в эксплуатации для обслуживающего персонала и направлен на сохранение экологии окружающей среды.
Универсальный клапан, в зависимости от размещения на колонне насосно-компрессорных труб, может использоваться как для стравливания межтрубного газа, так и для профилактической обработки (промывки) скважины. При профилактических обработках скважин наибольший эффект достигается в скважинах, оснащенных универсальным скважинным клапаном у насосов типа RHAM-125, ТНМ-125, RHAM-150, ТНМ-150 с малым проходным сечением, а также в скважинах, предрасположенных к образованию АСПО.