КОМБИНИРОВАННЫЙ КЛАПАН СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

КОМБИНИРОВАННЫЙ КЛАПАН СКВАЖИННОГО
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к предохранительной арматуре при добыче нефти механическим способом с использованием электроцентробежных насосов.
Известен клапан-отсекатель, в корпусе которого выполнен шаровой кран с цапфами и хвостовиком, см. авторское свидетельство СССР № 1 546 615 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1990 г.
В этом клапане глушение достигается только при дополнительном повороте шарового крана хвостовиком на 90°.
Известен клапан, предназначенный для предотвращения выброса промывочной жидкости и пластовых флюидов, содержащий корпус, обойму, запорный элемент с цапфами и узлом фиксации, дросселирующий элемент, см. патент США № 4 660 596 по кл. F 16 К 5/06, опубл. 1986 г.
Недостатком этого клапана является то, что дросселирующий элемент перекрывает сечение трубного пространства и при этом подвергается быстрому изнашиванию буровым раствором.
Известен шаровой клапан, содержащий корпус, шаровой затвор, узел поворота в виде муфты и ограничитель поворота, выполненный в виде кольца, см. авторское свидетельство СССР № 1 809 898 по кл. F 16 К 5/06,
ОБОРУДОВАНИЯ
МПК7Е21 В 34/06 F 16 К 5/06
опубл. mvt393i.
Этот клапан является аварийным предохранительным средством и используется для перекрытия канала трубопровода при нефтегазопроявлении, функциональность его ограничена.
Известен противовыбросовый скважинный клапан, содержащий корпус, поворотную пробку, установленную между верхней и нижаней подпружиненными втулками и уплотнительные элементы, см. авторское свидетельство СССР № 1 778 276 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1992 г.
В этом клапане выполнение втулок с пружинными элементами снижают надежность работы клапана со скважинной жидкостью.
Известен клапан скважинного оборудования, содержащего насос, ф опускаемые в скважину на колонне труб, имеющий корпус, запорный элемент в виде седла и шара, см. авторское свидетельство СССР № 1 255 291 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1985 г. Привод запорного элемента выполнен в виде патрубка, служащего для перемещения затвора вниз и поплавка для перемещения вверх.
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
Однако оно обладает недостатками.
Конструктивное выполнение клапана-прототипа не позволяет обеспечить надежность работы клапана и насоса. На надежность работы клапана оказывает влияние перепад давления. Так перепад давления сверху может отжать шар и задавить загрязненную скважинную жидкость в продуктивный пласт; перепад снизу может прижать шар к седлу и не допустить открытие клапана, кроме того, функциональный режим работы клапана ограничен.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить надежность работы клапана и насоса и сократить время на его запуск, расширить функциональные режимы работы путем обеспечения запуска насоса на чистой скважинной жидкости с устранением загрязнений и примесей, минуя насос, путем предварительного спрессовывания колонны труб на герметичность ее соединений, путем организации потока жидкости по колонне труб от работающего насоса и выполнения при этом роли обратного клапана.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что комбинированный клапан скважинного оборудования, содержащего насос, опускаемый в скважину на колонне труб, имеет корпус запорный элемент в
виде седла и шара; в корпусе клапана выполнено отверстие, сообщенное со скважиной, и размещен распределитель с седлом, разделяющий трубную полость от образованной рабочей полости, и с отверстиями, при этом одно из них сообщено с трубной и рабочей полостями, а другое с отверстием корпуса и рабочей полостью, кроме того, в рабочей полости расположена направляющая с окнами и дополнительно установлен шар, взаимодействующий с шаром запорного элемента и с седлом распределителя.
7Q4  пслС сЛ Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о
технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна.
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Распределитель, рабочая и трубная полости, сообщенные между собой, а также со скважиной, обеспечивают промывку скважины и запуск насоса на чистой жидкости.
Направляющая с окнами, седло в распределителе и второй запорный шар обеспечивают проверку герметичности колонны и организуют поток жидкости по колонне при работающем насосе.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены: на фиг. 1 - клапан (статическое состояние) до спуска в скважину; на фиг. 2 - клапан (динамическое состояние) при проверке герметичности колонны труб; на фиг. 3 - клапан (динамическое состояние) при промывке сква4н жины; на фиг. 4 - клапан (динамическое состояние) при рабочем режиме насоса. мбинированный клапан содержит: Корпус - 1, седло (в корпусе 1) - 2. Распределитель (в корпусе 1) - 3, седло (в распределителе 3) -- 4. Шарик нижний - 5. Шарик верхний (размещен между седлами 2 и 4) - 6. Направляющую - 7, окна (в направляющей 7) - 8. Насосную полость (в нижней части корпуса 1) - 9. Рабочую полость (под распределителем 3) - 10. Трубную полость (под распределителем 3) - 11. Отверстие (в корпусе 1) - 12. Отверстие (в распределителе 3 соединяет полости 10 и 11) - 13. Отверстие (в распределителе 3 соединяет полость 10 с отверстием 12)-14. апан работает следующим образом при следующих функциональимах.
Спуск колонны в скважину
Клапан устанавливают над электроцентробежным насосом, при этом нижний шар 5 прижат седлу 2, верхний шар 6 прижат к нижнему 5. Клапан с насосом спускают в скважину на колонне труб на необходимую глубину. В процессе спуска колонна труб заполняется скважинкой жидкостью. Жидкость через отверстия 12, 13, 14 и окна 8 поступает к шарикам 5 и 6.
Проверка герметичности колонны труб
После завершения спуска проверяют герметичность колонны. Для этого подают жидкость от насосного агрегата через колонну труб в полость 11, и она через отверстие 13 поступает в полость 10, а через окна 8 к шарику 5 и 6, при этом верхний шарик 6, увлекаемый потоком жидкости, садится в седло 4 и разделяет полость 10 со скважиной. Нарастает испытательное давление, производят испытание герметичности соединений колонны труб.
Промывка скважины от примесей
После испытания на герметичность проводят промывку скважины для устранения попадания механических примесей, попавших в скважину в процессе спуска насоса, а также в насос при его работе. Жидкость из насосного агрегата подают в затрубное пространство скважины. Она через отверстия 12 и 14, через седло 4, окна 8 попадает в полость 10, а затем через отверстие 13 в полость 11, при этом шарики 5 и 6 находятся на седле 2
и своим весом, дополнительно к сопротивлению насоса и давлению струи, создают сопротивление истеканию жидкости из полости 9.
Рабочий режим
После промывки скважины включают насос и выводят его на рабочий режим. Жидкость из полости 9 давит на шарики 5 и 6, приподнимает их к седлу 4, при этом полость 10 разъединяется с отверстиями 14 и 12 и поток жидкости из полости 9 направляется через окна 8 полости 10 к отверстию 13 и в полость 11, а затем по колонне труб в линейный выход устьевого сальника.
Предложенный комбинированный клапан может быть изготовлен промышленным способом, что подтверждено испытаниями опытного образца, и это обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.
Использование клапана с заявленными конструктивными элементами позволяет:
-повысить надежность работы клапана и насоса за счет обеспечения промывки скважины и запуска насоса на чистой воде с помощью распределителя, рабочей и трубной полостей, отверстий в распределителе и в корпусе;
7
герметичности колонны, промывки скважины, сокращения времени запуска насоса, устранения примесей, минуя насос, организации потока при выходе насоса на рабочий режим, использования клапана в качестве обратного с помощью организации потока между полостями 10 и 11, направляющей с окнами, седла в распределителе, второго запорного шара.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
2001119568