КЛАПАН ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ремонту скважин и предназначено для опрессовки и цементирования дополнительных обсадных колонн в скважине.
Известно устройство для опрессовки обсадных колонн (авторское свидетельство SU №1010256, Е 21 В 34/10 опубл. в БИ №13 от 07.04.1983 г.), содержащее корпус, самоуплотняющуюся манжету, полую подпружиненную гильзу с радиальными отверстиями и соединенный с гильзой распорный конус с пазами на боковой поверхности, взаимодействующий с манжетой, при этом устройство снабжено установленным в верхней части гильзы дифференциальным поршнем со струйным насосом в нижней части, причем поршень в верхней части имеет боковые отверстия для связи полостей устройства над и под поршнем, а приемная камера струйного насоса связана с подпоршневой полостью.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и, как следствие, высокой ее стоимости;
- во-вторых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является клапан для обсадных колонн (авторское свидетельство SU №1120093, Е 21 В 34/10 опубл. в БИ №39 от 23.10.1984 г.), содержащий корпус с центральным и периферийными осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с опрессовочной диафрагмой и радиальными каналами в верхней части и запорный элемент, а также дополнительную втулку, установленную коаксиально подвижно на срезных элементах в центральном канале корпуса над его периферийными каналами, при этом запорный элемент выполнен в виде поплавка и жестко связан с нижней частью подвижной втулки, причем последняя имеет дополнительные радиальные каналы, совмещаемые с периферийными каналами корпуса при ее верхнем положении.
Недостатком данной конструкции клапана является:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей калиброванная опрессовочная диафрагма, поплавок и другие;
- во-вторых, низкая надежность опрессовочной диафрагмы, связанная с тем, что последняя может повредиться в процессе спуска клапана в скважину. Кроме того, технически сложно откалибровать диафрагму на необходимое давление опрессовки и тем самым гарантировать ее разрыв при расчетном давлении.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции клапана и повышение надежности его работы.
Поставленная техническая задача решается клапаном для дополнительной обсадной колонны, содержащим корпус с центральным и периферийным осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с радиальными каналами в нижней части, причем радиальные каналы подвижной втулки совмещены с периферийными каналами корпуса в его верхнем положении, дополнительную втулку, имеющую возможность осевого перемещения вниз, седло на нижнем торце корпуса под запорный элемент, выполненный на нижнем конце подвижной втулки.
Новым является то, что подвижная втулка выше корпуса снабжена опрессовочными разрушаемыми элементами, откалиброванными на расчетное давление, при этом дополнительная втулка установлена концентрично и соосно внутри подвижной втулки выше ее радиальных каналов и зафиксирована стопорным кольцом.
На фигуре изображен предлагаемый клапан для дополнительной обсадной колонны в продольном разрезе.
Клапан для опрессовки и цементирования дополнительной обсадной колонны содержит корпус 1 с центральным 2 и периферийным 3 осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале 2 корпуса 1 втулку 4 с радиальными каналами 5 в нижней части.
Радиальные каналы 5 подвижной втулки 4 совмещены с периферийными каналами 3 корпуса 1 в его верхнем положении. На нижнем торце корпуса 1 выполнено седло 6 под запорный элемент 7, выполненный на нижнем конце подвижной втулки 4.
Подвижная втулка 4 выше корпуса 1 снабжена опрессовочными разрушаемыми элементами 8, откалиброванными на расчетное давление (например, трех разрушаемых элементов, каждый из которых рассчитан на 5,5 МПа, что в итоге 16,5 МПа).
Внутри подвижной втулки 4 выше ее радиальных каналов 5 концентрично и соосно установлена дополнительная втулка 9, зафиксированная стопорным кольцом 10 (например, разрезным круглого сечения).
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 11 и 12.
Клапан для дополнительной обсадной колонны работает следующим образом.
Клапан для дополнительной обсадной колонны в сборе, как показано на фигуре, в составе дополнительной обсадной колонны (ДОК) 13 спускают в скважину (на фиг. не показано).
При спуске ДОК 13 в скважину под действием перепада давления внутри ДОК 13 и в ее заколонном пространстве (на фиг. не показано) подвижная втулка 4 поднимается вверх, в результате чего подклапанное и надклапанное пространства сообщаются посредством периферийных каналов 3 корпуса 1 и радиальных каналов 5 подвижной втулки 4, а также центрального канала 14 дополнительной втулки 9, при этом скважинная жидкость заполняет внутреннее пространство ДОК 13. После спуска ДОК 13 на заданную глубину крепят ее верхний конец на опорном фланце устья скважины (на фиг. не показано). Производят обвязку ДОК 13 с насосным агрегатом и доливают ее технологической жидкостью, при этом, при повышении давления жидкости насосным агрегатом в следствии перепада давлений в центральном канале 14 дополнительной втулки 9 и радиальных каналах 5 подвижной втулки 4, последняя смещается вниз до взаимодействия опрессовочных разрушаемых элементов 8 с верхним торцом корпуса 1, при этом радиальные каналы 5 подвижной втулки 4 перекрываются герметично в корпусе 1 посредством уплотнительного элемента 12. Далее увеличивают давление насосным агрегатом до давления опрессовки ДОК 13 (например, 15,0 МПа). После выдержки ДОК 13 давление опрессовки незначительным повышением давления (например, до 16, 5 МПа, как в данном примере) срезают опрессовочные разрушаемые элементы 8, при этом подвижная втулка 4 перемещается в крайнее нижнее положение, в котором посредством своих радиальных каналов 5 и центрального канала 12 дополнительной втулки 9 сообщает над- и подклапанные пространства.
В результате восстанавливается прямая циркуляция технологической жидкости через клапан. После чего готовят в скважину к цементированию. После подготовки скважины к цементированию в колонну труб закачивают заданный объем цементного растворам любым известным способом (например, по колонне насосно-компрессорных труб НКТ на фигуре не показано) и задавливают его в заколонное пространство ДОК 13 и снимают давление с насосных агрегатов.
Далее любым механическим способ воздействуют сверху на верхний торец дополнительной втулки 9 (например, нижним торцом колонны НКТ или продавочной пробки), при этом стопорное кольцо 10 сжимается и дополнительная втулка 9 перемещается вниз, герметично перекрывая изнутри радиальные каналы 5 подвижной втулки 4. При этом опять, в следствии перепада давлений внутри ДОК 13 и в ее заколонном пространстве
подвижная втулка 4 перемещается вверх, а ее запорный элемент 7 плотно садится на седло 6 корпуса 1. Проходное сечение ДОК 13 перекрывается и скважина оставляется на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ).
Все детали клапана изготовлены из легко разбуриваемых материалов и по окончании ОЗЦ могут быть разбурены.
Предлагаемый клапан для обсадной колонны имеет простую конструкцию, что позволяет снизить затраты на его изготовление и сборку. Кроме того, он надежен в работе, так как позволяет гарантированно произвести опрессовку дополнительной обсадной колонны на необходимое давление благодаря простоте изготовления калиброванного разрушаемого элемента.