ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может применяться при эксплуатации газоконденсатных и нефтяных скважин, особенно в скважинах, в добываемой продукции которых содержится парафин.
Известен циркуляционный клапан (см. патент RU №2187623, по МПК Е 21 В 34/06, 2002 г.), содержащий муфту с резьбовыми отверстиями в которые ввернуты чугунные заглушки с возможностью слома под действием ударника-штанги.
Недостатком клапана является отсутствие возможности перекрытия отверстий в муфте без подъема ее на поверхность, а также эксплуатации скважины штанговым насосом.
Наиболее близким к предлагаемому клапану по технической сущности является циркуляционный клапан (см. патент №2195553, по МПК Е 21 В 49/00, 2002 г.), содержащий уравновешенный полый поршень с уплотнительными элементами, седлом и цангой, корпус с радиальными каналами и внутренним выступом для фиксации цанги.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие возможности открытия радиальных каналов в корпусе без извлечения плунжера или насоса при эксплуатации скважины штанговым насосом;
- отсутствие возможности перекрытия радиальных каналов в корпусе без подъема его на поверхность.
Технической задачей предлагаемого циркуляционного клапана является повышение эффективности его работы за счет многократного открытия и перекрытия радиальных каналов в корпусе без подъема его на поверхность, обеспечивая при этом периодическую прямую и обратную циркуляцию жидкости в трубах, в том числе в процессе эксплуатации скважины штанговым насосом.
Поставленная техническая задача решается предлагаемым циркуляционным клапаном, содержащим уравновешенный полый поршень с уплотнительными элементами и цангой, корпус с радиальными каналами и внутренним выступом для фиксации цанги.
Новым является то, что в поршне циркуляционного клапана выполнены продольные прорези, в которых шарнирно установлены подпружиненные рычаги, а в корпусе выполнена проточка, к поверхности которой прижаты концы рычагов с возможностью перемещения поршня под действием толкателя на противоположные концы рычагов.
На рисунке показан циркуляционный клапан с перекрытыми радиальными каналами.
Циркуляционный клапан состоит из корпуса 1, в котором размещен гидравлически уравновешенный полый поршень 2 с уплотнительными элементами 3 одинакового диаметра. Поршень 2 внизу снабжен цангой 4, а в верхней части поршня 2 выполнены продольные прорези, в которых на осях 5 шарнирно установлены рычаги 6 и 7, одни концы которых пружинами 8 прижаты к поверхности проточки 9, выполненной в корпусе 1 с плавными выходами ее во внутреннюю поверхность корпуса, а противоположные концы выступают во внутреннюю полость поршня 2 для контактирования с толкателем 10, спускаемым в скважину на тяговом органе. В корпусе 1 выполнены
радиальные каналы 11 и внутренний конусный выступ 12 для фиксации цанги 4.
Циркуляционный клапан работает следующим образом. Циркуляционный клапан на колонне насосно-компрессорных труб спускают в скважину на необходимую глубину. Для перекрытия радиальных каналов 11 в корпусе 1 на тяговом органе, например канате, проволоке или штангах, при эксплуатации скважины штанговым глубинным насосом, закрепляют толкатель 10, который спускают в колонну насосно-компрессорных труб. После контакта толкателя 10 с верхними концами рычагов 6 поршень 2 начинает двигаться вниз. При движении поршня 2 вниз нижние подпружиненные концы рычагов 6 скользят по поверхности проточки 9 до нижнего выхода из нее. На нижнем выходе из проточки 9 рычаги 6 поворачиваются под действием поверхности плавного выхода из проточки 9 на нижние концы рычагов 6, а их верхние концы утапливаются в продольные прорези поршня 2 и выходят из контакта с толкателем 10 и поршень 2 останавливается. При этом цанга 4 фиксируется в нижней части конусного выступа 12, а вместе с ней и поршень 2 в корпусе 1 при перекрытых уплотнительными элементами 3 радиальных каналах 11, верхние концы рычагов 6 остаются утопленными в продольные прорези поршня 2.
Для открытия радиальных каналов 11 в корпусе 1 толкатель 10 спускают ниже нижних концов рычагов 7. При этом нижние концы рычагов 7 под действием на них толкателя 10 утапливаются в продольные прорези поршня 2 и возвращаются после прохождения толкателя 10 в исходное положение под действием пружины 8 на верхние концы этих рычагов. Затем толкатель 10 поднимают вверх. После контакта толкателя 10 с нижними концами рычагов 7 поршень 2 под действием толкателя 10 начинает двигаться вверх. При движении поршня 2 вверх верхние подпружиненные
концы рычагов 7 скользят по поверхности проточки 9 до верхнего выхода из нее. На верхнем выходе из проточки 9 рычаги 7 поворачиваются, под действием поверхности плавного выхода из проточки 9 на верхние концы рычагов 7, а их нижние концы утапливаются в продольные прорези поршня 2 и выходят из контакта с толкателем 10 и поршень 2 останавливается. При этом цанга 4 фиксируется в верхней части конусного выступа 12, а вместе с ней поршень 2 в корпусе 1 при открытых радиальных каналах 11, так как уплотнительные элементы 3 располагаются в этом положении выше радиальных каналов 11, нижние концы рычагов остаются утопленными в продольных прорезях поршня 2. При дальнейшем движении толкателя 10 вверх верхние концы рычагов 6 под действием на них толкателя 10 утапливаются в продольные прорези поршня 2 и возвращаются после прохождения толкателя 10 в исходное положение под действием пружины 8 на нижние концы этих рычагов.
Повторными спусками и подъемами толкателя 10 можно многократно перекрывать и открывать радиальные каналы 11, обеспечивая возможность периодической циркуляции жидкости в прямом (из трубы) и в обратном (в трубы) направлениях с помощью продавочных агрегатов. Например, при эксплуатации штанговым насосом скважины с высокопарафинистыми нефтями приподъемом колонны штанг с закрепленным на ней толкателем и открытием радиальных каналов в корпусе циркуляционного клапана можно провести промывку горячей нефтью для удаления парафина до глубины его отложения в данной скважине. Приспуском колонны штанг с толкателем и перекрытием радиальных каналов в корпусе циркуляционного клапана обеспечивается возможность подъема продукции штанговым насосом по колонне насосно-компрессорных на устье скважины. Указанные промывки можно проводить периодически по мере отложения парафина в скважине.
Кроме того, предлагаемый циркуляционный клапан позволяет бесприпятственно спускать и поднимать по колонне насосных труб плунжер штангового насоса. При этом плунжер выполняет роль толкателя при прохождении через циркуляционный клапан.
Циркуляциооный клапан позволяет повысить эффективность его работы за счет многократного открытия и перекрытия радиальных каналов в корпусе без подъема его на поверхность, обеспечить при этом периодическую прямую и обратную циркуляцию жидкости в трубах, в том числе в процессе эксплуатации скважины штанговым насосом.