Устройство для селективной герметизации внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к клапанам для выборочной изоляции внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину, приводимые в действие движением обсадных или насосно-компрессорных труб.
Известно отсекатель для колонны труб (патент RU № 2222690, МПК E21B 34/12, 27.10.2003 в Бюл. № 30), содержащий корпус с седлом и подпружиненным затвором, подвижный хвостовик с программным пазом на боковой поверхности и закрепленную в корпусе втулку, по меньшей мере, с одной шпонкой, при этом он дополнительно снабжен подвижной втулкой со шпонками, установленной над неподвижной торец в торец, хвостовик выполнен вставным, а программный паз хвостовика выполнен с открытыми вниз проточками для вхождения через них в программный паз шпонок подвижной втулки и размещения в них шпонок неподвижной втулки, при этом контактирующие торцы втулок выполнены ступенчатыми, причем выступу на торце одной втулки соответствует углубление на торце другой втулки для обеспечения возможности вхождения их одна в другую, а на выступах выполнены торцевые шипы для ограничения несанкционированного поворота подвижной втулки.
Недостатками данного отсекателя являются сложность изготовления и применения, что приводит в совокупности к высокой вероятности аварийных ситуаций, связанных с несрабатыванием устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клапан для обсадной колонны труб (патент на Полезную модель RU № 56941, МПК E21B 34/06, 27.09.2006 в Бюл. № 27), включающий ограничитель с седлом и боковыми каналами, обратный клапан, втулку, установленную над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении, при этом обратный клапан установлен выше ограничителя, который заглушен сверху, а втулка выполнена с возможностью перекрытия боковых каналов снаружи и соединена снизу с обсадной колонной, которая оборудована нижней муфтой, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой, куда вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и соединенный вверху с седлом, которое расположено в нижней части ограничителя, причем стопор выполнен в виде верхней плоскости седла ограничителя.
Недостатками данного клапана являются узкая область применения из-за невозможность использования в наклонных, горизонтальных и сложных по форме ствола скважинах, так как при спуске возможно несанкционированной срабатывание (закрытие) клапана после разрушения срезных элементов, и сложность подвижных продольно элементов трубы, что не позволяет использовать этот клапан в неподготовленных местах труб, например, на стыках труб при соединении их муфтой.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции устройства для селективной герметизации внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину, позволяющей применять ее в наклонных, горизонтальных и сложных по форме ствола скважинах за счет срабатывания поворотом и упрощения применения за счет возможности установки в любой стык труб при соединении их муфтой.
Техническая задача решается устройством для селективной герметизации внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину, включающим ограничитель с каналами, взаимодействующий с нижней трубой при соединении муфтой, втулку, установленную над ограничителем с возможностью герметичного перекрытия каналов и взаимодействующую с верхней трубой, при этом ограничитель оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой при закрытии каналов.
Новым является то, что муфта соединена соответствующими резьбами с верхней и нижней трубами, втулка снизу снабжена днищем с продольными отверстиями и наружным кольцевым выступом с выборками под стопор ограничителя, который изготовлен на периферии ограничителя в виде направленных верх выступов, при этом каналы ограничителя выполнены продольными соответственно отверстиям втулки, взаимодействующей с верхней трубой кольцевым выступом через технологическое кольцо и установленной с возможностью ограниченного стопором и выборками вращения относительно ограничителя по часовой стрелке с закрытием каналов ограничителя, и против часовой – с открытием каналов при совмещении их отверстиями втулки.
На фиг. 1 изображена схема установки устройства.
На фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1.
Устройство для селективной герметизации внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину, включающее ограничитель 1 (фиг. 1) с каналами 2, взаимодействующий с нижней трубой 3 при соединении муфтой 4, втулку 5, установленную над ограничителем 1 с возможностью герметичного перекрытия каналов 2 и взаимодействующую с верхней трубой 6. Ограничитель оборудован стопором 7, взаимодействующим с втулкой 5 при закрытии каналов 2. Муфта 4 соединена соответствующими верхней 8 и нижней 9 резьбами с верхней 6 и нижней 3 трубами. Втулка 5 снизу снабжена днищем 10 с продольными отверстиями 11 (фиг. 2) и наружным кольцевым выступом 12 (фиг. 1) с выборками 13 (фиг. 2) под стопор 7, который изготовлен на периферии ограничителя 1 в виде направленных верх выступов 7. Каналы 2 ограничителя 1 выполнены продольными соответственно отверстиям 11 втулки 5, взаимодействующей с верхней трубой 6 кольцевым выступом 12 через технологическое кольцо 14 и установленной с возможностью ограниченного стопором 7 и выборками 13 вращения относительно ограничителя 1 по часовой стрелке с закрытием каналов 2 ограничителя 1, и против часовой – с открытием каналов 2 при совмещении их отверстиями 11 втулки 5. Отверстия 11 (фиг.2) втулки 5 и каналы 3 ограничителя 1 могут быть любой формы (например, круглыми, прямоугольными и т.п.), позволяющими обеспечить сообщение внутритрубных пространств нижней 3 и верхней 6 труб при ограниченном повороте стопором 7 и выборками 13 втулки 5 относительно ограничителя 1 против часовой стрелки, и их взаимное перекрытие – при повороте по часовой стрелке. Технологические элементы и соединения, не влияющие на работоспособность устройства, на фигурах не показаны.
Устройство работает следующим образом.
Для предотвращения излива жидкости  из колонны труб, спускаемых в скважину, нижнюю трубу 3 (фиг. 1) с муфтой 4 соединенной по резьбе 9 фиксируют на устье скважины (не показаны), в муфту 4 по резьбе 8 вкручивают верхнюю трубу 6, отмечая на какую длину резьбы 8 вкрутилась труба 6. Трубу 6 выкручивают и, исходя из длины вкручивания по резьбе 8, выбирают толщину технологического кольца 14 (обычно изготавливаемого из мягкого металла, например, алюминия, меди и т.п.). На торец нижней трубы 3 в муфту 4 устанавливают ограничитель 1 сопором 7 вверх. Снизу днище 10 втулки 5 смазывают густой смазкой (например, литол, солидол и т.п.) и устанавливают на ограничитель 1 с совмещением выборок 13 кольцевого выступа 12 втулки 5 с выступами 7 (стопором) ограничителя 1 до соприкосновения днища 10 с верхом ограничителя. На втулку 5 надевают технологическое кольцо 14 до взаимодействия его с кольцевым выступом 12. Сверху по резьбе 8 технологическое кольцо 14 верхней трубой 6 плотно поджимают к кольцевому выступу 12, что приводит к плотному прижатию днища 10 к ограничителю 1. При этом смазка играет роль герметизатора и снижает трение между втулкой 5 и ограничителем 1. Так как заворот верхней трубы 6 идет по часовой стрелке, то, вращая по часовой стрелке кольцо 14 вместе с втулкой 5 относительно ограничителя 1 до упора стопора в край выборки 13, происходит зарытые каналов 2 (фиг. 2) днищем 10 (фиг. 1), изолируя внутритрубные пространства нижней 3 и верхней 6 труб. Трубы 3 и 6 в составе колонны труб по обычной технологии спускают в скважину. Для исключения излива жидкости из затрубья скважины (не показано) аналогично устанавливают такое же устройство (в любой выбранный стык труб 3 и 6, соединяемых муфтой 4) и перекрывают внутритрубные пространства нижней 3 и верхней 6 труб, расположенных выше. Потом поворачивают (не более 1/4) следующую нижнюю трубу 3 против часовой стрелки верхняя труба 6 нижнего устройства вместе кольцом 14 и втулкой 5 по смазке поворачиваются также относительно ограничителя 1, совмещая отверстия 11 (фиг. 2) и каналы 2 и сообщая внутритрубные пространства нижней 3 (фиг. 1) и верхней 6 труб. По необходимости возможна последовательная установка на разных уровнях любого количества устройств, при этом исключается несанкционированное открытие и закрытие при  спуске колонны труб в скважины с любим пофилем ствола.
Предлагаемое устройство для селективной герметизации внутритрубного пространства при спуске колонны труб в скважину позволяет применять его в наклонных, горизонтальных и сложных по форме ствола скважинах за счет срабатывания поворотом и упростить применение за счет возможности установки в любой стык труб при соединении их муфтой.