ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН
RELIEF VALVE

Изобретение относится к технике бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, в частности для изоляции зон осложнения при бурении скважин.
Известно устройство изоляции зон осложнения при бурении скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками. Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащий полый корпус и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусной втулке и оснащенный снизу ниппелем с наружными уплотнениями, герметично взаимодействующими с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель оснащен обратным клапаном, перекрывающим проходной канал, выше обратного клапана в ниппеле выполнены радиальные отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия кольцевым сужением, при перемещении штока вниз, относительно корпусной втулки, кольцевое сужение которого оснащено каналами, сообщающими внутреннюю полость корпусной втулки над кольцевым сужением с внутренней полостью под кольцевым сужением, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом (пат. РФ №2374424, МПК Е21В 29/10, опубл. бюл. №33 от 27.11.2009 г.).
Недостатком данного устройства является то, что требуется высокая точность изготовления деталей для сопряжения уплотняющих элементов со стенками корпуса. Кроме того, уплотнительные элементы (кольца и манжеты) быстро изнашиваются при многократном использовании (открытие и закрытие клапана происходит при каждом прохождении резьбового соединения расширяющей головкой), в результате чего после каждой спуско-подъемной операции необходимо перебирать клапан и заменять уплотнительные элементы.
Наиболее близким по технической сути является перепускной клапан (пат. №2560035, МПК Е21В 34/12, опубл. 20.08.2015 г.).
Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусной втулке и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель перекрыт снизу, выше перекрытия выполнены отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока вниз, относительно корпусной втулки, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом, к тому же цилиндрическое сужение корпусной втулки выполнено цельным, а ниппель перекрыт снизу глухой заглушкой, при этом отверстия, сообщающие внутреннее прострастранство корпусной втулки и внутреннее пространство штока, расположены выше наружного уплотнения, которое выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой в виде воротниковой манжеты, концы которого зафиксированы на ниппеле соответственно нижним и верхним упорами, причем верхний упор оснащен каналами, сообщающими полость стакана с внешним пространством.
К недостаткам данного устройства можно отнести относительную сложность отдельных элементов конструкции, в частности эластичного стакана, для изготовления которого требуется пресс-форма, а это дополнительные финансовые затраты, к тому же возможно страдает эксплуатационная надежность устройства в целом.
Поставленные технические задачи решаются перепускным клапаном, расположенным выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащим корпус и полый шток, размещенный в корпусе, при этом полый шток снизу оснащен проходным центратором с запорным элементом (конусом) в его нижней части, который снабжен эластомерным уплотняющим кольцом, причем при перемещении полого штока с проходным центратором вниз относительно корпуса запорный элемент (конус) с эластомерным уплотняющим кольцом герметично взаимодействует с соответствующей конической упорной поверхностью, выполненной в нижней части полого корпуса.
Проходной центратор, используемый в конструкции, значительно упрощает конструкцию в целом, а следовательно, повышается эксплуатационная надежность, к тому же значительно снижается стоимость изготовления и обслуживания оборудования, учитывая то, что для изготовления эластичной уплотняющей манжеты требуется изготовление сложной пресс-формы.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства в транспортном положении; на фиг. 2 - сечение А-А и на фиг. 3 - сечение Б-Б.
Перепускной клапан содержит полый корпус 1 (фиг. 1) и полый шток 2, взаимодействующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью полого корпуса 1, с возможностью ограниченного перемещения в нем.
Полый шток 2 снизу оснащен проходным центратором 3, низ которого выполнен в виде конуса 4 с эластомерным уплотнительным кольцом 5. Центратор проходной 3 выполнен с продольными выборками 6 и отверстиями 7, предназначенными для сообщения внутренней полости труб с полостью скважины (не показана). При этом полый корпус 1 и полый шток 2 соединены соответственно резьбами 8, 9 с расширяющейся головкой и гидравлическим домкратом (на фиг. 1 не показаны). В нижней части полого корпуса 1 выполнен упор в виде конической поверхности 10, с углом, соответствующим углу конуса 4 проходного центратора 3.
Перепускной клапан работает следующим образом.
Перепускной клапан резьбой 8 полого корпуса 1 и резьбой 9 полого штока 2 соединяют с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом соответственно (на фиг. 1 не показаны) и на колонне бурильных труб в сборе с профильным перекрывателем (не показан) спускают в скважину. После ориентации в интервале установки создают избыточное гидравлическое давление в системе для расширения профильного перекрывателя до фиксации его в скважине и отсоединяют инструмент. После чего, прокачивая через инструмент промывочную жидкость, начинают осевое смещение вниз до упора расширяющей головки в резьбовое соединение профильного перекрывателя. В процессе спуска оборудования промывочная жидкость протекает по центральному каналу полого штока 2 (см. фиг. 1), отверстия 7 и продольным выборкам 6 проходного центратора 3.
После посадки расширяющей головки на резьбовое соединение профильного перекрывателя полый корпус 1 останавливается, а полый шток 2 с соединенным проходным центратором 3 смещается вдоль полого корпуса 1 до упора конуса 4 в коническую упорную поверхность 10 полого корпуса 1, герметизируя (перекрывая) проходное сечение перепускного клапана. Циркуляция промывочной жидкости при этом прекращается, и все давление, создаваемое насосом, начинает воздействовать только на поршни гидравлического домкрата, который находится выше клапана перепускного. Под действием осевого усилия гидравлического домкрата расширяющая головка раздает резьбовое соединение, затем давление сбрасывают и продолжают спуск инструмента до следующего резьбового соединения. Под действием веса оборудования, закрепленного ниже полого корпуса 1, перепускной клапан возвращается в транспортное положение.
Данное изобретение позволит повысить эксплуатационную надежность оборудования для изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин, сэкономить материальные и финансовые ресурсы за счет использования в перепускном клапане проходного центратора 3, упрощающего конструкцию, позволяющего многократно использовать его без обслуживания, что в итоге сокращает время на установку профильного перекрывателя.