КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ДЛЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при цементировании обсадных колонн, спущенных в скважину любой конфигурации и угла наклона.
Известен обратный клапан для обсадных колонн, содержащий корпус с размещенным в нем эластичным седлом под шаровой затвор и расположенный под ним жестко связанный с корпусом диск с установленной в его центральном канале подпружиненной дросселирующей втулкой и периферийными промывочными отверстиями, перекрытыми снизу жесткой кольцевой подпружиненной пластиной (SU №1218078, 1986).
Недостатком устройства является его низкая надежность работы в наклонных и горизонтальных скважинах из-за повреждения шарового затвора о металлические поверхности деталей клапана, острые кромки отверстия дроссельной втулки и последующего эрозионного размыва потоком бурового и тампонажного раствора.
Будучи расположенным наклонно относительно оси скважины, шаровой затвор обратного клапана находится в верхнем или нижнем положении в полости между эластичной мембраной и перфорированным диском в зависимости от его веса и плотности тампонажного раствора. Восходящий поток омывает шаровой затвор и не закрывает отверстие мембраны.
Известен обратный клапан для обсадных колонн, содержащий корпус с размещенным в нем эластичным седлом под шаровой затвор и расположенный под ним жестко связанный с корпусом диск (ограничитель) с установленной в его центральном канале подпружиненной дросселирующей втулкой и периферийными промывочными отверстиями, перекрытыми снизу жесткой кольцевой подпружиненной пластиной. Данный клапан снабжен ловителем шарового затвора, расположенным под седлом соосно с ним и центральным каналом
ограничителя, и выполненным в виде закрепленного на верхнем торце ограничителя патрубка (RU №2115798, 1996).
Недостатком устройства является его ненадежность работы в скважинах из-за возможного заклинивания шарового затвора в ловителе твердыми частицами, находящимися в тампонажном растворе, которые скапливаются между шаром и стенкой патрубка в процессе его закачки. Кроме того, увеличиваются гидравлические сопротивления из-за турбулентности потока в зоне ловителя и вероятность повреждения шарового затвора эрозионным размывом потоком бурового и тампонажного раствора.
Задачей, поставленной перед полезной моделью, является повышение ее надежности при цементировании наклонных и горизонтальных скважин.
Поставленная задача достигается тем, что клапан обратный для обсадных колонн содержит корпус с размещенным в нем эластичным седлом и шаровым затвором, ограничитель перемещения шарового затвора с центральным каналом с размещенным в нем дросселем и периферийными отверстиями, перекрываемыми снизу кольцевой перегородкой, снабженный ловителем шарового затвора. Новым в устройстве является то, что ловитель шарового затвора выполнен в виде закрепленных на верхнем торце ограничителя стоек, расположенных по окружности и покрытых эластичным материалом, при этом внутренний диаметр ловителя соответствует диаметру шарового затвора, высота стоек больше диаметра шарового затвора, а расстояние от седла до верхнего торца стоек меньше диаметра шарового затвора, причем выходное отверстие на торце дросселя заглублено фаской с образованием поверхности, ответной поверхности шарового затвора.
На представленных чертежах изображено: на фиг.1 - клапан в разрезе в начале операции продавки тампонажного раствора; на фиг.2 - клапан в разрезе по окончании продавки тампонажного раствора.
Предложенный обратный клапан состоит из корпуса 1 с установленным в нем эластичным седлом 2 под шаровой затвор 3, ограничителя 4 перемещения шарового затвора 3 с центральным каналом для размещения дросселя 5 и периферийными отверстиями 6, перекрываемыми кольцевой перегородкой 7, подпружиненной пружиной 8, установленной между съемным упором 9 и кольцевой перегородкой 7. Выходное отверстие дросселя 5 заглублено фаской с образованием поверхности, ответной поверхности шарового затвора 3, чтобы шаровой затвор 3 не касался острых кромок отверстия. На верхнем торце ограничителя 4 соосно с ним закреплен ловитель 10 шарового затвора 3, представляющий собой ряд стоек, покрытых слоем эластичного материала и расположенных по окружности с внутренним диаметром, соответствующим диаметру шарового затвора 3, а высота стоек ловителя 10 больше
диаметра шарового затвора 3. Расстояние от седла 2 до верхнего торца стоек ловителя 10 меньше диаметра шарового затвора 3.
Работает предлагаемый клапан обратный для обсадных колонн следующим образом.
Колонну с обратным клапаном спускают в скважину без шарового затвора 3. Буровой раствор при этом поступает в колонну из скважины через отверстие дросселя 5. Шаровой затвор 3 опускают в колонну в процессе промывки перед началом цементирования, и он под действием потока раствора и собственного веса опускается к клапану, проходит через эластичное седло 2, попадает в ловитель 10 и садится на отверстие дросселя 5. При этом промывочная жидкость, а впоследствии и тампонажный раствор обтекают шаровой затвор 3 и беспрепятственно вытекают через периферийные отверстия 6 в затрубное пространство (см. фиг.1).
По окончании цементирования обратный поток тампонажного раствора через периферийные отверстия 6 ограничителя 4 сначала перекрывается кольцевой перегородкой 7, а затем через дроссель 5 выталкивает шаровой затвор 3 из ловителя 10 до упора его непосредственно в эластичное седло 2, после чего обратное движение тампонажного раствора из затрубного пространства в колонну прекращается (см. фиг.2).
Надежная работа предлагаемой конструкции клапана позволит сразу после получения сигнала «стоп» снять избыточное давление внутри колонны, демонтировать цементировочную головку и оставить скважину на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) без давления, что повышает качество крепления за счет жесткого контакта цементного камня с колонной.
Экономическая эффективность применения предложенного устройства обусловлена исключением затрат на проведение повторных изоляционных работ, а также затрат, связанных с простоем буровой на время твердения цемента в скважине, оставленной под давлением из-за негерметичности обратного клапана.