КЛАПАН ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБЫ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при освоении скважины для создания глубокой депрессии на пласт.
Известны различные устройства для герметизации насосно-компрессорной трубы (НКТ) на ее конце для спуска пустой трубы на большую глубину с последующей ее разгерметизацией (патент RU №2294428, опубл. 27.02.2007, МПК Е21В 34/06).
Наиболее часто используется герметизация НКТ круглым стеклом, уплотненным резиновой прокладкой. При достижении заданной глубины, НКТ при необходимости пакеруют, а затем разбивают стекло сброшенным в скважину ломиком или детонатором.
Известно также более современное устройство для герметизации НКТ, представляющее из себя клапан.
Клапан для герметизации трубы по прототипу включает корпус с гнездом для установки пробки с уплотнительными кольцами, стопорный механизм для удержания пробки от выброса скважинным давлением и головку на конце пробки для ее извлечения ловителем (патент RU №2329373, опубл. 20.07.2008, МПК Е21В 43/08).
Недостатком прототипа является то, что стопорный механизм является сложным, не надежным, трудным в обслуживании, в связи с чем клапан редко используется в производстве.
Задачей полезной модели является устранение приведенных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенной полезной модели, является простота и надежность стопорного механизма клапана.
Указанный технический результат достигается тем, что в клапане для герметизации трубы, включающем корпус с гнездом для установки пробки с уплотнительными кольцами, стопорный механизм для удержания пробки от выброса скважинным давлением и головку на конце пробки для ее извлечения ловителем, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в качестве стопорного механизма в корпусе выполнена кольцевая канавка, а в пробке установлен подвижный подпружиненный конус, соединенный с головкой и контактирующий конической поверхностью с шариками, расположенными в наклонных гнездах пробки, ось наклона которых перпендикулярна конической поверхности конуса, при этом шарики установлены со взаимодействием с кольцевой канавкой корпуса.
Выполнение в корпусе кольцевой канавки обеспечивает возможность взаимодействовать ее кромками с шариком, установленным в гнездах пробки и подпираемым подпружиненным конусом, что гарантирует простое и надежное стопорение клапана в канавке корпуса.
То, что в пробке установлен подвижный подпружиненный конус позволяет, с одной стороны, воздействовать конусом, находящимся под воздействием пружины, на стопорные шарики и надежно удерживать шарики в кольцевой канавке корпуса, а, с другой стороны, поднимать конус вверх при подъеме клапана и тем самым создавать зазор между конусом и шариками для выхода шариков из кольцевой канавки корпуса.
Соединение конуса с головкой на конце пробки позволяет поднимать конус при подъеме пробки ловителем и тем самым позволяет удалить шарики из канавки, снять пробку и разгерметизировать трубу для заполнения ее скважинной жидкостью или флюидом.
Контакт конической поверхности конуса с шариками обеспечивает как жесткую и надежную установку шариков в кольцевой канавке корпуса, что означает надежную и герметичную установку пробки с уплотнительными кольцами в гнезде корпуса, так и возможность снятия пробки и разгерметизации трубы в случае, если поверхность конуса отходит от шариков и позволяет им выйти из кольцевой канавки корпуса и войти в гнезда пробки.
Расположение шариков в наклонных гнездах пробки обеспечивает их самопроизвольное перемещение наружу или их возврат в гнезда под воздействием кромок кольцевой канавки корпуса. Указанные перемещения позволяют, как установить пробку герметично с фиксацией шариков в кольцевой канавке корпуса, так и снять пробку с разгерметизацией трубы.
Выполнение оси наклона наклонных гнезд, перпендикулярной конической поверхности конуса, обеспечивает наилучшие условия работы и шариков и конуса при отсутствии боковых сил, смещающих их друг относительно друга. Этим гарантируется простота и надежность фиксации пробки шариками в кольцевой канавке корпуса.
Установка шариков с возможностью взаимодействия с кольцевой канавкой корпуса обеспечивает простую и надежную фиксацию шариков в канавке, позволяющую просто и надежно, и устанавливать герметичную пробку и снимать ее.
Как видно, стопорный механизм клапана действительно является простым и надежным, как и запланировано в техническом результате.
Предложенный клапан для герметизации трубы показан на чертеже, где приведен его продольный разрез.
Клапан вмонтирован в отрезок трубы (показан пунктиром) для возможности его монтажа в любой точке колонны насосно-компрессорных труб.
Клапан содержит корпус 1 с гнездом 2 для установки пробки 3 с уплотнительными кольцами 4, стопорный механизм для удержания пробки 3 от выброса скважинным давлением и головку 5 на конце пробки 3 для ее извлечения ловителем.
В качестве стопорного механизма в корпусе 1 выполнена кольцевая канавка 6, а в пробке 3 установлен подвижный подпружиненный пружиной 7 конус 8, соединенный с головкой 5
и контактирующий конической поверхностью 9 с шариками 10, расположенными в наклонных гнездах 11 пробки 3, ось наклона которых перпендикулярна конической поверхности 9 конуса 8. При этом шарики 10 установлены со взаимодействием с кольцевой канавкой 6 корпуса 1.
Клапан работает следующим образом.
В начале клапан в составе корпуса 1 и пробки 3 монтируют в отрезке трубы, имеющем резьбы с обеих концов для возможности компоновки в колонне НКТ в любом месте. Пробка 3 установлена герметично и фиксируется шариками 10 в канавке 6. Над каждым пластом устанавливают исследовательские приборы. Затем собирают компоновку колонны труб, опуская колонну в скважину по мере ее сборки: вначале на нижней трубе или в любом запланированном месте закрепляют пакер. Затем закрепляют патрубок с клапаном. После этого монтируют остальные трубы колонны и опускают пакер и клапан на заданную глубину совместно с колонной НКТ.
При необходимости получить глубокую депрессию на продуктивный пласт спущенную колонну НКТ пакеруют, закрепляя пакер на обсадные трубы и отсекая межтрубное пространство от жидкости под пакером.
Окончив пакерование, спускают в скважину ловитель на кабеле, захватывают головку 5 и извлекают пробку 3 из гнезда 2 совместно с конусом 8 и с шариками 10.
Как только пробка 3 открывает вход жидкости в колонну НКТ через разгерметизированное гнездо 2, жидкость из скважины устремляется в колонну НКТ, а ее малое гидростатическое давление передает глубокую депрессию на пласт, стимулируя выход флюида из пласта.
В это время жидкость в межтрубье, отсеченная пакером, не мешает появлению глубокой депрессии на пласт.
После выполнения запланированных работ, колонну НКТ извлекают на поверхность, отрезок трубы с корпусом 1 открепляют от НКТ и используют совместно с пробкой 3, конусом 8, шариками 10 для спуска в следующую скважину.
Клапан подтверждает свою простоту и надежность в работе, как и запланировано в техническом результате.