КЛАПАН ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫВКИ СКВАЖИН

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использовано для очистки фильтра, входящего в состав добывающей колонны, а также закачки в пласт жидкости или пара.
Известен «АВТОНОМНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПРИТОКА» по патенту на изобретение РФ №273917, от 21.07.2020, опубликован 21.12.2020, МПК E21B34/08, E21B43/12, E21B34/32. Известный регулятор содержит два гидравлических сопротивления, выполненных в виде одного отверстия в крышке и нескольких отверстий в днище корпуса. Между крышкой и днищем с возможностью осевого перемещения установлен диск, выполняющий функции клапана, осевое перемещение которого с одной стороны ограничено крышкой, а с другой стороны выступами осевой ориентации, расположенными на днище внутри корпуса. В крышке отверстие выполнено в центре. В днище отверстия расположены по краю внутренней полости корпуса. Не менее трех выступов осевой ориентации диска расположены равномерно по окружности между отверстиями в днище корпуса.
Наиболее близким по технической сути является «клапан УКП нагнетательный», известный из патента на изобретение «Скважинное устройство регулирования потока сред» РФ № 2674496, от 01.10.2018, опубликован 11.12.2018, МПК E21B34/08, E21B43/12, E21B43/08, F16K15/02. Известное устройство состоит из корпуса, выполненного из цельной заготовки и имеющего форму диска крышки с входным отверстием, через которое поступающий из паронагнетающей колонны пар, обтекая подвижную шайбу, выполненную в виде плоского диска, свободно перемещающегося в открытом пространстве, образованном между корпусом и крышкой, поступает через выходные отверстия, расположенные под углом относительно торца корпуса, в область нефтяного коллектора.
Эксплуатацию известных устройств осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях, например, при термокислотной обработке скважин. При закачивании в скважину кислотного состава агрессивная среда контактирует с корпусом устройства, как с внешней, так и с внутренней стороны. Эксплуатация устройства в кислотной среде значительно увеличивает скорость его коррозионного разрушения, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выходу устройства из строя. Нагнетаемая среда проходит через корпус устройства на больших скоростях и может обладать высокой температурой, что способствует быстрому износу устройства, особенно, в области входного отверстия. Увеличение площади проходного сечения входного отверстия влечет за собой изменение интенсивности потока нагнетаемой среды, отклоняя ее от расчетной. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства. Так как контроль состояния известного устройства во время его эксплуатации невозможен, поскольку устройство находится в скважине, возникает необходимость повышения надежности устройства для обеспечения его штатной работы на протяжении всего эксплуатационного периода.
Задачей заявляемого технического решения является повышение срока службы клапана для технологической промывки скважин с сохранением параметров, обеспечивающих штатный режим его работы.
Поставленная задача решена за счет клапана для технологической промывки скважин, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное центральное отверстие, в крышке выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в донной части корпуса, при этом корпус выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.
Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг. 1 - разрез клапана для технологической промывки скважин.
На фиг. 1 изображены: клапан 1 для технологической промывки скважин, полый корпус 2, крышка 3, сквозные отверстия 4, сквозное центральное отверстие 5, диск 6, выступ 7, кольцевой уступ 8.
Клапан для технологической промывки скважин выполнен следующим образом.
Клапан 1 содержит полый корпус 2. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. В донной части корпуса 2 выполнено сквозное центральное отверстие 5. Корпус 2 содержит внутренний кольцеобразный уступ 8, предназначенный для позиционирования крышки 3. В крышке 3 выполнены сквозные отверстия 4, расположенные по окружности. Крышка 3 закреплена относительно корпуса 2 любым известным из уровня техники способом, например при помощи резьбового соединения, сварки и так далее. Крышка 3 содержит со своей внутренней стороны выступ 7. Выступ 7 предназначен для ограничения осевого перемещения диска 6, расположенного внутри корпуса 2. Выступ 7 исключает возможность перекрытия диском 6 отверстий 4 и обеспечивает достаточную площадь проходного сечения потока. Диск 6 выполнен с возможностью осевого перемещения в пространстве между выступом 7 и донной частью корпуса 2. Возможность осевого перемещения диска 6 обеспечена выполнением его диаметра меньшим, чем минимальный внутренний диаметр полости корпуса 2. В своем крайнем положении, при контакте с донной частью корпуса 2 диск 6 перекрывает сквозное центральное отверстие 5. Корпус 2 изготавливают любым известным из уровня техники способом, например с использованием станка с числовым программным управлением. Корпус 2 изготавливают из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой. Сталь с аустенитной структурой обладает высокой прочностью и обладает высокой коррозионностойкостью. Указанные свойства стали обеспечивают длительный срок службы клапана 1 при его эксплуатации в агрессивной среде, например, при осуществлении кислотной обработки скважины. Высокая прочность хромоникелевой стали позволяет существенно снизить эрозионный износ корпуса 2.
Так как надежность корпуса 2 определяется, в первую очередь, такими параметрами как коррозионностойкость, кислотостойкость и прочность, были проведены стендовые испытания для определения оптимального процентного содержания в стали, предназначенной для изготовления корпуса 2, хрома и никеля. Стендовые испытания показали, что при эксплуатации клапана 1 в условиях термокислотной или паротепловой обработки скважины, показателями, обеспечивающими штатный режим работы корпуса 2 во время всего эксплуатационного периода, обладают стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%. Корпус 2 может быть изготовлен из следующих марок стали: 12Х18Н10Т, ХН38ВТ, ХН40МДТЮ, AISI.
Клапан для технологической промывки скважин используют следующим образом.
Клапан 1 работает, как правило, в составе массива устройств, установленных на внешней поверхности добывающей колонны, например, совместно с автономным регулятором притока. Клапан 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. Во время режима добычи флюида, под действием давления, подвижный диск 6 прижимается к донной части корпуса 2, перекрывая, таким образом, сквозное центральное отверстие 5. Перекрытие отверстия 5 исключает возможность поступления флюида внутрь добывающей колонны через клапан 1. При необходимости очистки фильтра или осуществлении технологической промывки скважины, внутри добывающей колонны создают избыточное давление. Под действием давления подвижный диск 6 перемещается в направлении крышки 3 и упирается в выступ 7. Таким образом, через центральное отверстие 5, полость корпуса 2 и сквозные отверстия 4 осуществляют сообщение добывающей колонны с затрубным пространством во время  технологической промывки скважины.
Выполнение корпуса 2 из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40% повышает коррозионную стойкость, кислотостойкость и прочность изделия, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя корпуса 2 и сохранение его расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность клапана 1 для технологической промывки скважин.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности клапана для технологической промывки скважин, за счет клапана для технологической промывки скважин, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное центральное отверстие, в крышке выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности, а внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в донной части корпуса, при этом корпус выполнен из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.