КЛАПАН ОПРЕССОВОЧНЫЙ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб в скважине и закачки различных технологических жидкостей и цементных растворов, а также обратной промывки. Известно устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, (аналог) (1), патент РФ №2279537, дата подачи заявки 12.04.2005, опубликовано 10.07.2006. Устройство содержит опрессовочный клапан. Также устройство содержит заякоривающий узел и уплотнительный узел. Согласно изобретению полый корпус опрессовочного клапана состоит из подвижной и неподвижной частей, входящих в уплотнительный узел. На подвижной части полого корпуса предусмотрен кольцевой разделитель. С одной стороны кольцевого разделителя установлен вспомогательный уплотнитель механизма посадки в виде манжеты L-образного сечения, открытый торец которой обращен к полости высокого давления и снабжен ограничительным кожухом, а с другой стороны - основной сальниковый уплотнитель, контактирующий с неподвижной частью полого корпуса опрессовочного клапана, выполненной с возможностью посадки в седло заякоривающего узла. Опрессовочный клапан оснащен разгрузочным клапаном, выполненным в виде кинематической пары "шток-цилиндр" с уплотненным разъемом. В конструкцию введен механизм фиксации разгрузочного клапана в его открытом положении. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность и трудности извлечения из колонны насосно-компрессорных труб.
Известно устройство для опрессовки колонны труб, (аналог) (2), патент РФ №2278244, дата подачи заявки 28.10.2004, опубликовано 20.06.2006.Устройство содержит опрессовочный клапан, включающий корпус, состоящий из двух частей - верхней и нижней, узел для заякоривания с фиксатором и уплотнительный узел. Устройство дополнительно снабжено гильзой под опрессовочный клапан, установленной на нижнем конце опрессуемого интервала колонны труб. Под гильзой расположен трубчатый башмак с ограниченной по длине внутренней кольцевой полостью большего размера, чем внутренний диаметр опрессуемой колонны труб. Части корпуса подпружинены относительно друг друга. Верхняя часть установлена подвижно относительно неподвижной части корпуса и снабжена подпружиненным штоком. Шток выполнен с возможностью отделения и взаимодействия с верхними концами фиксаторов узла для заякоривания. Этот узел выполнен в виде пары двуплечих рычагов, установленных шарнирно в нижней неподвижной части корпуса на общей оси с возможностью взаимодействия с башмаком. Уплотнитель уплотнительного узла расположен между нижней неподвижной и верхней подвижной частями корпуса. Верхний конец подвижной части корпуса снабжен головкой подловитель для извлечения устройства из скважины. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность и трудности извлечения из колонны насосно-компрессорных труб.
Известно устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, (прототип) (3), патент на изобретение №: 2379469, дата подачи заявки 19.02.2009, опубликовано 20.01.2010. Устройство включает цилиндрический корпус с уплотнительным элементом и центратором-парашютом и седло, выполненные с возможностью герметичного взаимодействия уплотнительного элемента и седла. Седло выполнено в виде замковой опоры насоса. Уплотнительный элемент выполнен с наружной конусной частью, ответной конусной части замковой опоры насоса, и с внутренней конусной частью, имеющей направление конусности, обратное направлению конусности наружной конусной части. Корпус выполнен с верхней цилиндрической частью и нижней конусной частью, размещенной во внутренней конусной части уплотнительного элемента. Внутренняя конусная часть уплотнительного элемента и нижняя конусная часть корпуса выполнены с возможностью герметичного взаимодействия. Центратор-парашют выполнен в виде стакана, закрепленного на верхней цилиндрической части корпуса стенками стакана вниз. В стенках стакана выполнены отверстия. Заподлицо с уплотнительным элементом в верхней цилиндрической части корпуса размещен срезной штифт. Недостатками являются сложность конструкции, низкая надежность и возможность нарушения герметичности насосно-компрессорных труб из-за превышения давления опрессовки в момент срезания штифтов.
Технической задачей решаемой полезной моделью клапана опрессовочного является упрощение конструкции и повышение надежности устройства.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, решается предлагаемым устройством клапана опрессовочного, содержащего седла для бросовых шаров различного диаметра и сбивной штырь, включающим корпус, в котором выполнены циркуляционные отверстия и резьба для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб, с зафиксированным в нем штифтами нижним седлом меньшего диаметра, внутри корпуса герметично установлено верхнее седло большего диаметра. При этом седло большего диаметра герметично перекрывает циркуляционные отверстия, выполненные в корпусе. Клапан также содержит кожух во избежание прихвата при закачке цементных растворов и срезки цементного раствора ниже циркуляционных отверстий.
Сущность полезной модели заключается в том, что, клапан опрессовочный включает корпус, в котором выполнены циркуляционные отверстия и резьба для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб. Согласно изобретению, клапан опрессовочный содержит седла для бросовых шаров различного диаметра и сбивной штырь, в корпусе зафиксировано штифтами нижнее седло меньшего диаметра и герметично установлено верхнее седло большего диаметра, а также выполнены отверстия для выравнивания давления в корпусе. При этом седло большего диаметра герметично перекрывает циркуляционные отверстия, выполненные в корпусе. Клапан также содержит кожух, во избежание прихвата при закачке цементных растворов и срезки цементного раствора ниже циркуляционных отверстий, навернутый на гайку, установленную на резьбе, выполненной на наружной поверхности корпуса, и зафиксированную контргайкой. Соединения загерметизированы уплотнительными элементами.
Предлагаемая полезная модель клапана опрессовочного позволяет разделить операции опрессовки насосно-компрессорных труб и срезания штифтов ввиду использования седла и шара малого диаметра для создания высокого давления при опрессовке насосно-компрессорных труб и применения седла и бросового шара большего диаметра для создания пониженного давления при срезании штифтов и открытии циркуляционных отверстий для осуществления закачки различных технологических жидкостей и цементных растворов, а также обратной промывки, контролировать герметичность насосно-компрессорных труб и момент срезания штифтов, упростить конструкцию и повысить надежность устройства. Исключает возможность нарушения герметичности насосно-компрессорных труб при открытии циркуляционных отверстий ввиду создания пониженного давления в момент срезания штифтов, не превышающего давления опрессовки насосно-компрессорных труб.
На чертеже, в продольном разрезе, изображен клапан опрессовочный. Клапан опрессовочный включает корпус 1, в котором выполнены циркуляционные отверстия 7 и резьба 13 для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб, содержит седла 2 и 8 для бросовых шаров 3 и 5 различного диаметра и сбивной штырь 4, в корпусе 1 зафиксировано штифтами 6 нижнее седло 2 меньшего диаметра и герметично установлено верхнее седло 8 большего диаметра, а также выполнены отверстия 15 для выравнивания давления в корпусе 1. При этом седло 8 герметично перекрывает циркуляционные отверстия 7, выполненные в корпусе 1. Клапан также содержит кожух 11, во избежание прихвата при закачке цементных растворов и срезки цементного раствора ниже циркуляционных отверстий 7, навернутый на гайку 9, установленную на резьбе 12, выполненной на наружной поверхности корпуса 1, и зафиксированную контргайкой 10. Соединения загерметизированы уплотнительными элементами 14. При использовании полезной модели клапана опрессовочного, работу производят следующим образом.
Клапан опрессовочный в сборе наворачивают на хвостовик насосно-компрессорных труб (на чертеже не показано). При выполнении работ, не связанных с цементированием, кожух не устанавливается.
Далее производят спуск насосно-компрессорных труб в скважину. При этом происходит заполнение скважинной жидкостью колонны насосно-компрессорных труб через отверстия 15. При достижении заданной глубины сбрасывают шар 3. В колонну насосно-компрессорных труб нагнетается жидкость и производится опрессовка насосно-компрессорных труб на заданное давление. При этом шар 3 перекрывает отверстие в седле 2. По окончании опрессовки и снятия давления, в колонну насосно-компрессорных труб сбрасывают лом, который разрушает сбивной штырь 4, при этом открывается отверстие для перетока скважинной жидкости в колонну насосно-компрессорных труб. После выравнивания давления в колонну насосно-компрессорных труб сбрасывают шар 5, который перекрывает отверстие в седле 8, и нагнетают жидкость в колонну насосно-компрессорных труб до давления 10-15 МПа (но не выше давления опрессовки насосно-компрессорных труб). При этом происходит срезание штифтов 6, и открываются циркуляционные отверстия 7, одновременно перекрываются отверстия 15 во избежание поднятия бросовых шаров 3 и 5 при обратной промывке и перекрытия ими потока. Промывка при этом осуществляется через циркуляционные отверстия 7, которые в данный момент расположены выше седел 2 и 8 с бросовыми шарами 3 и 5. Можно изменить давление срезания штифтов 6 и соответственно давление открытия циркуляционных отверстий 7 путем изменения диаметра штифтов 6. При необходимости производят закачку различных технологических жидкостей и цементных растворов, а также осуществляют обратную промывку.
Новым является то, что клапан опрессовочный содержит седла для бросовых шаров различного диаметра и сбивной штырь, в корпусе зафиксировано штифтами нижнее седло меньшего диаметра и герметично установлено верхнее седло большего диаметра. При этом седло большего диаметра герметично перекрывает циркуляционные отверстия, выполненные в корпусе. В корпусе клапана выполнены отверстия для выравнивания давления, которые перекрываются при обратной промывке во избежание поднятия бросовых шаров и перекрытия ими потока. Промывка при этом осуществляется через циркуляционные отверстия, которые в данный момент расположены выше седел с бросовыми шарами. Клапан также содержит кожух, во избежание прихвата при закачке цементных растворов и срезки цементного раствора ниже циркуляционных отверстий, навернутый на гайку, установленную на резьбе, выполненной на наружной поверхности корпуса, и зафиксированную контргайкой. Предлагаемая полезная модель клапана опрессовочного позволяет разделить операции опрессовки насосно-компрессорных труб и срезания штифтов ввиду использования седла и шара малого диаметра для создания высокого давления при опрессовке насосно-компрессорных труб и применения седла и бросового шара большего диаметра для создания пониженного давления при срезании штифтов и открытии циркуляционных отверстий для осуществления закачки различных технологических жидкостей и цементных растворов, а также обратной промывки, контролировать герметичность насосно-компрессорных труб и момент срезания штифтов, упростить конструкцию и повысить надежность устройства. Исключает возможность нарушения герметичности насосно-компрессорных труб при открытии циркуляционных отверстий ввиду создания пониженного давления в момент срезания штифтов, не превышающего давления опрессовки насосно-компрессорных труб. Технологический и технический результаты при использовании предлагаемой полезной модели клапана опрессовочного достигается разделением операций опрессовки насосно-компрессорных труб и срезания штифтов ввиду использования седла и шара малого диаметра для создания высокого давления при опрессовке насосно-компрессорных труб и применения седла и бросового шара большего диаметра для создания пониженного давления при срезании штифтов и открытии циркуляционных отверстий для осуществления закачки различных технологических жидкостей и цементных растворов, а также обратной промывки, возможностью контролировать герметичность насосно-компрессорных труб и момент срезания штифтов, упрощением конструкции и повышением надежности устройства. Исключением возможности нарушения герметичности насосно-компрессорных труб при открытии циркуляционных отверстий ввиду создания пониженного давления в момент срезания штифтов, не превышающего давления опрессовки насосно-компрессорных труб. Исключением поднятия бросовых шаров при обратной промывке и перекрытия ими потока, так как промывка осуществлена через циркуляционные отверстия, которые в данный момент расположены выше седел с бросовыми шарами. Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, экономии средств и материалов ввиду простоты конструкции и уменьшения времени на проведение дополнительных видов работ. Использованная литература.
1. Патент РФ №2279537, дата подачи заявки 12.04.2005, опубликовано 10.07.2006.
2. Патент РФ №2278244, дата подачи заявки 28.10.2004, опубликовано 20.06.2006.
3. Патент РФ №: 2379469 Дата подачи заявки 19.02.2009, опубликовано 20.01.2010.