КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для предотвращения излива жидкости в процессе спуско-подъемных операциях с насосно-компрессорными трубами при глушении скважин.
Известен глубинный клапан (авторское свидетельство SU №299635, МПК 7 Е 21 В 17/00, опубл. БИ №12 от 26.03.1971 г.), содержащий корпус, фиксирующий узел, концентрично размещенный в корпусе полый с заглушенным днищем и радиальными каналами подпружиненный плунжер, седло и шар, а также жестко связанный с плунжером патрубок с каналами, сообщающими через отверстие в корпусе внутритрубное пространство с затрубным.
Недостатком конструкции данного устройства является то, что оно не предотвращает излив жидкости из скважины при спуско-подъмных операциях.
Наиболее близким по технической сущности является клапанное устройство (авторское свидетельство SU №467989, МПК 7 Е 21 В 17/00,опубл. БИ №15 от 25.04.1975 г.), включающее корпус, состоящий из наружного патрубка с размещенными в нем подпружиненным клапаном и внутреннего заглушенного патрубка, пространство внутри которого разделено шаровым клапаном на две полости, при этом полость над шаровым клапаном сообщена муфтой с затрубным пространством, а внутренний патрубок выполнен с каналом, сообщающим пространство под шаровым клапаном с насосно-компрессорньми трубами (НКТ).
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, при проведении спуско-подъемных операций зачастую возникает необходимость проведения различных технологических операций, таких как глушение скважин, что с помощью данного устройства осуществить не возможно;
во-вторых, клапан открывается и закрывается только при определенном усилии, создаваемым давлением жидкости в скважине, которое может со временем изменяться, при этом усилие сжатия пружины регулируется перед спуском устройства посредством гайки, поэтому заранее предугадать давление срабатывания клапана практически не возможно.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей работы клапана без потери эффективности работы.
Техническая задача решается предлагаемым клапанным устройством, включающим корпус, состоящий из наружного патрубка с присоединенным снизу седлом и размещенным в нем подпружиненным клапаном, внутреннего заглушенного патрубка, пространство внутри которого разделено шаровым клапаном на две полости, при этом полость над шаровым клапаном сообщена муфтой с затрубным пространством, а внутренний патрубок выполнен с каналом, сообщающим пространство под шаровым клапаном с насосно-компрессорными трубами.
Новым является то, что наружный патрубок сверху снабжен сбивным клапаном, имеющим возможность взаимодействия с бросовым органом, при этом внутренний заглушенный патрубок снизу жестко соединен с седлом, а на боковой поверхности снабжен радиальными каналами, причем клапан выполнен в виде полого цилиндра меньшего диаметра, заглушенного сверху и оснащенного радиальными каналами на боковой поверхности и установлен во внутреннем заглушенном патрубке с возможностью ограниченного пружиной, герметичного осевого перемещения с частичным взаимным перекрытием радиальных каналов на боковых поверхностях клапана и внутреннего заглушенного патрубка.
На фиг.1 изображено предлагаемое клапанное устройство в продольном разрезе.
Устройство содержит корпус, включающий в себя концентрично установленные наружный 1 и внутренний заглушенный 2 патрубки (см.фигуру), соединенные муфтами 3. Внутренний заглушенный патрубок 2 сверху заглушен пробкой 4, а снизу - заглушкой 5. Во внутреннем заглушенном патрубке 2, размещено седло 6 для шарового клапана 7. Ниже седла 6, внутренний заглушенный патрубок 2 оснащен каналами 8, сообщающими пространство под шаровым клапаном 7 с колонной НКТ. Полость над шаровым клапаном 7 через муфты 3 сообщена с затрубным пространством (на фигуре не показано). Наружный патрубок 1 сверху снабжен сбивным клапаном 9, а к его нижнему концу присоединено седло 10, жестко соединенное внутри с нижним концом внутреннего заглушенного патрубка 2, снабженного радиальными каналами 11 на боковой поверхности. Снизу во внутреннем заглушенном патрубке 2 герметично, посредством уплотнительных колец 12, размещен клапан 13, выполненный в виде полого цилиндра меньшего диаметра, заглушенный сверху и снабженный радиальными каналами 14 на боковой поверхности. Между клапаном 13 и внутренним заглушенным патрубком 2 установлена пружина 15, ограничивающая осевое перемещение клапана 13 относительно внутреннего заглушенного патрубка 2 с возможностью частичного взаимного перекрытия радиальных каналов 11 и 14 на боковых поверхностях внутреннего заглушенного патрубка 2 и клапана 13, соответственно.
Клапанное устройство работает следующим образом.
Перед спуском устройства в скважину радиальные каналы 11 внутреннего заглушенного патрубка 2 и радиальные каналы 14 клапана 13, благодаря пружине 15 в исходном положении гидравлически разделены между собой (см. фигуру).
Устройство посредством внутренней резьбы 16 присоединяют к нижнему концу колонны НКТ и спускают в скважину. По мере спуска НКТ 16 в скважину давление в скважине, воздействующее на внутреннюю поверхность клапана 13 сжимает пружину 15, установленную между клапаном 13 и внутренним заглушенным патрубком 2. В определенный момент, радиальные каналы 14 клапана 13 и радиальные каналы 11 внутреннего заглушенного патрубка 2 начинают взаимно перекрывать друг друга, при этом жидкость, находящаяся в скважине, снизу заполняет внутреннее пространство НКТ, и чем большее давление воздействует на внутреннюю поверхность клапана 13, тем больше взаимное перекрытие радиальных каналов 14 клапана 13 и радиальных каналов 11 внутреннего заглушенного патрубка 2 относительно друг друга.
Таким образом, в процессе спуска НКТ в скважину уровень жидкости в ней автоматически поддерживается в определенных пределах, благодаря чему полностью предотвращается излив ее из НКТ.
Для дальнейшего глушения скважины сбрасывают с устья скважины бросовый орган (на фигуре не показано), который разрушает сбивной клапан 9. После этого в колонну НКТ закачивают жидкость глушения, посредством которой продавливают скважинную жидкость в пласт.
При подъеме НКТ жидкость из нее сливается через кольцевой зазор, образованный наружным 1 и внутренним заглушенным патрубком 2 и далее по каналам 8, через шаровой клапан 7 и муфты 3 - в скважину. Благодаря этому и при подъеме НКТ в них также поддерживается определенный уровень жидкости, находящийся ниже колонного фланца (на фигуре не показано), что предотвращает излив жидкости и в этом случае.
Предлагаемое клапанное устройство, благодаря наличию в его конструкции сбивного клапана позволяет расширить его функциональные возможности при проведении технологических операций в скважине, а значит сэкономить время на проведение работ, а следовательно сократить материальные и финансовые затраты.