КЛАПАН ДЛЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к цементированию обсадных колонн.
Известен «Клапан для обсадной колонны» (авторское свидетельство SU №1812304, МПК 7 Е 21 В 34/10, 33/14, опубл. в бюл. №16 от 30.04.1993 г.), содержащий клапанное седло с осевыми отверстиями, тарелку с конической рабочей поверхностью, размещенной под седлом, подпружиненный шток, жестко соединенный с тарелкой, и срезной фиксатор, при этом клапан снабжен фильтром, выполненным в виде кольца и размещенным в нижней части седла осевого канала по внутренней его поверхности, причем подпружиненный шток выполнен со сквозным отверстием под срезной фиксатор, а клапанное седло в верхней части выполнено с отверстием, перпендикулярным к центральной оси седла и соосным сквозному отверстию подпружиненного штока, при этом тарелка выполнена с эластичным кольцом по центру рабочей конической поверхности, причем тарелка может быть выполнена из эластичного материала.
Недостатками данного клапана являются:
во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость;
во-вторых, низкая надежность перекрытия проходного канала.
Наиболее близким по технической сущности является «Клапан для обсадных колонн» (патент RU №2250355, МПК 7 Е 21 В 34/06, 33/14, опубл. в бюл. №11 от 20.04.2005 г.), включающий ограничитель с седлом и боковыми каналами, обратный клапан, размещенный снизу, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении, причем наружная поверхность ограничителя выше боковых каналов снабжена эластичным кольцом с упором и выполнена с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, при этом седло выполнено с цилиндрической выборкой на нижней плоскости ограничителя, а обратный клапан выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к ограничителю, состоящим из жестко соединенных между собой эластичной манжеты, центратора и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная
напротив внутренней нижней плоскости ограничителя, причем наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив седла ограничителя, при этом эластичная манжета расположена между нижней плоскостью ограничителя и цилиндрической пластиной.
Недостатками данной конструкции клапана являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством резиновых элементов и металлических колец;
во-вторых, невозможно провести опрессовку обсадной колонны перед ее цементированием без спуска дополнительного опрессовочного оборудования (например, пакера).
Задачей полезной модели является упрощение конструкции клапана для обсадной колонны, а также возможность проведения опрессовки обсадной колонны в скважине перед непосредственно ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования.
Указанная задача решается предлагаемым клапаном для обсадной колонны, включающим ограничитель с седлом и боковыми каналами, обратный клапан, втулку, установленную над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель дополнительно оборудован стопором, взаимодействующим с втулкой в ее нижнем положении.
Новым является то, что обратный клапан установлен выше ограничителя, который заглушен сверху, а втулка выполнена с возможностью перекрытия боковых каналов снаружи и соединена снизу с обсадной колонной, которая оборудована нижней муфтой, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой, куда вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и соединенный вверху с седлом, которое расположено в нижней части ограничителя, причем стопор выполнен в виде верхней плоскости седла ограничителя.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Клапан для обсадной колонны включает заглушенный сверху ограничитель 1 с седлом 2 и боковыми каналами 3. Седло 2 расположено в нижней части ограничителя 1. Обратный клапан (на фиг. не показан) установлен выше ограничителя 1.
Втулка 4 установлена над боковыми каналами 3 с возможностью их герметичного перекрытия снаружи и соединена с обсадной колонной 5, которая оборудована нижней муфтой 6, снабженной внизу изнутри цилиндрической выборкой 7.
Ограничитель 1 дополнительно оборудован стопором 8, выполненным в виде верхней плоскости седла 2 ограничителя 1, взаимодействующего с втулкой 4 в ее нижнем положении. В цилиндрическую выборку 7 нижней муфты 6 вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик 9, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами 10 и жестко соединенный вверху с седлом 2.
К нижнему концу хвостовика посредством башмачной муфты 11 закрепляют башмачную трубу 12.
Необходимая герметичность при работе клапана обеспечивается уплотнительным элементом 13.
Устройство работает следующим образом.
После подготовительных работ на скважине (на фиг. не показано) в нее спускают обсадную колонну труб 5, оборудованную снизу предлагаемым клапаном для обсадной колонны, при этом над ограничителем 1 предлагаемого клапана обязательно устанавливают в составе обсадной колонны труб 8 обратный клапан любой известной конструкции с целью исключения перетекания продавленного в заколонное пространство цементного раствора обратно внутрь обсадной колонны труб 5.
В процесс спуска обсадной колонны труб 5 в скважину находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх, сквозь боковые каналы 3 ограничителя 1, заполняя внутреннее пространство обсадной колонны труб 5. Спуск обсадной колонны труб 5 в скважину продолжают до упора нижнего торца башмачной трубы 12 на забой (на фиг. не показано) скважины. Далее производят разгрузку обсадной колонны труб 5 на устройство, при этом разрушаются срезные элементы 10 и обсадная колонна труб 5 вместе с жестко закрепленными на ее нижнем конце втулкой 4 и нижней муфтой 6 опускаются вниз по цилиндрической выборке 7 нижней муфты 6 относительно полого хвостовика, который остается неподвижным благодаря упору на забой скважины посредством башмачной муфты 11 башмачной трубы 12.
Процесс разгрузки обсадной колонны труб 5 на устройство продолжается до тех пор, пока втулка 4 своим нижним торцом не сядет стопор 8 седла 2, о чем свидетельствует падение веса обсадной колонны труб 5 до нуля на индикаторе веса, установленном на устье скважины. В процесс перемещения обсадной колонны труб 5 вниз втулка 4 вступает во взаимодействие с заглушенным сверху ограничителем 1 и герметично перекрывает снаружи боковые каналы 3 ограничителя 1.
Производят заполнение обсадной колонны труб 5 до устья скважины технологической жидкостью и спрессовывают обсадную колонну труб 5 на необходимое давление с необходимой выдержкой по времени.
Убедившись в герметичности обсадной колонны труб 5 ее приподнимают вверх на 1-2 метра, при этом полый хвостовик 9 вместе с жестко закрепленным в его верхней части ограничителем 1, а в нижней части башмачной муфтой 11 и башмачной трубой 12, под собственным весом опускаются вниз по цилиндрической выборке 10 нижней муфты 6 относительно втулки 4, жестко закрепленной в нижней муфте 6 на конце обсадной колонны труб 5. Втулка 4 выходит сначала из взаимодействия со стопором 8 седла 2, а затем выходит и из герметичного взаимодействия с ограничителем 1 и поднимается вверх выше заглушенного сверху ограничителя 1, при этом боковые каналы ограничителя полностью открыты и клапан для обсадной колонны готов к цементированию обсадной колонны труб 5. Закачивают в обсадную колонну труб 5 необходимое количество цементного раствора.
Далее на устье скважины в обсадную колонну труб 5 устанавливают продавочную пробку (на фиг. не показано) и подачей продавочной жидкости в обсадную колонну труб 5 начинают продавку цементного раствора, при этом цементный раствор из обсадной колонны труб 5 сквозь втулку 4 через радиальные каналы 3 ограничителя 1 попадает внутрь последнего, а оттуда через внутренние пространства полого хвостовика и башмачной трубы 12 поступает в заколонное пространство (на фиг не показано) скважины.
Продавку цементного раствора в заколонное пространство скважины продолжают до тех пор, пока не произойдет резкое повышение давления на манометре насосного агрегата, закачивающего продавочную жидкость в обсадную колонну труб 5, что свидетельствует о том, что продавочная пробка уперлась в верхний торец обратного клапана, установленного в составе обсадной колонны труб 5 выше предлагаемого клапана.
Далее скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента), при этом обратный клапан, установленный в обсадной колоне труб 5 выше описанного клапана исключает обратное поступление цементного раствора из заколонного пространства скважины в обсадную колонну труб 5.
Предлагаемый клапан для обсадной колонны имеет простую конструкцию, что повышает надежность работы устройства, а проведение опрессовки обсадной колонны в скважине непосредственно перед ее цементированием, без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования, позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты.