RU102671U1

RU102671U1 - WELL VALVE DEVICE

Info

Publication number: RU102671U1
Application number: RU2010135278/03U
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Цаплышкин; Александр Николаевич Лунин
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Скважинное клапанное устройство, включающее корпус с радиальными отверстиями, седло, подвижный запорный элемент и обратный клапан, расположенный внутри запорного элемента, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пружину, удерживающую запорный элемент в закрытом положении, причем запорный элемент совмещен со штоком, служащим для направления пружины, корпус соединен со штуцером, внутри которого размещена гайка, регулирующая натяг пружины, при этом запорный элемент с конусным седлом, расположенным в верхней части корпуса, образуют клапанную пару, а обратный клапан образован клапанной парой седло-шар, которая удерживается в закрытом положении пружиной, установленной на центраторах, снабженных торцевыми отверстиями. A downhole valve device comprising a housing with radial openings, a seat, a movable shut-off element and a check valve located inside the shut-off element, characterized in that it further comprises a spring holding the shut-off element in the closed position, the shut-off element aligned with the stem serving to guide springs, the housing is connected to the fitting, inside of which there is a nut that regulates the spring tension, while the locking element with a conical seat located in the upper part of the housing, a valve pair, and the non-return valve is formed by a saddle-ball valve pair, which is held in a closed position by a spring mounted on centralizers equipped with end openings.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована во внутрискважинном эксплуатационном оборудовании при добыче нефти, а именно при промывке скважин с целью удаления АСПО (асфальтово-парафиновых отложений).The utility model relates to the oil industry and can be used in downhole production equipment for oil production, namely when washing wells to remove paraffin deposits (asphalt-paraffin deposits).

В процессе работы скважины происходит отложение парафинов на скважинном оборудовании, что серьезно осложняет процесс эксплуатации добывающих скважин: снижается дебит скважины, увеличивается объем отбраковки НКТ, что ведет к росту транспортных затрат и затрат на ремонт НКТ, увеличиваются простои скважины, ведущие к потерям циркуляции в скважине и затратам на ее восстановление.During the operation of the well, paraffins are deposited on the downhole equipment, which seriously complicates the operation of production wells: the production rate decreases, the volume of rejection of tubing increases, which leads to an increase in transportation costs and the cost of repairing tubing, and well downtime increases, leading to loss of circulation in the well and the cost of its restoration.

В настоящее время для профилактики и удаления АСПО на скважинном оборудовании применяют механический, тепловой или химический методы. Клапанный механизм используют при тепловом методе удаления отложений (теплоноситель - вода с химическим реагентом) в случае прямой закачки теплоносителя с поверхности в НКТ.Currently, mechanical, thermal or chemical methods are used to prevent and remove paraffin deposits from downhole equipment. The valve mechanism is used in the thermal method of removing deposits (heat carrier - water with a chemical reagent) in the case of direct injection of heat carrier from the surface into the tubing.

Известно скважинное клапанное устройство, включающее корпус с радиальными отверстиями, седло, расположенное выше радиальных отверстий, подвижную втулку, наружная поверхность верхней части которой выполнена в виде усеченного конуса. Втулка с седлом корпуса образуют клапанную пару, выполняющую функцию затвора. Обратный клапан золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размещен во внутренней полости подвижной втулки и подпружинен относительно нее (патент РФ №2150575, МПК F21B 34/06, опубл. 10.06.2000).Known downhole valve device comprising a housing with radial holes, a saddle located above the radial holes, a movable sleeve, the outer surface of the upper part of which is made in the form of a truncated cone. A sleeve with a housing seat forms a valve pair that acts as a shutter. The spool type check valve with radial openings and a plug is placed in the inner cavity of the movable sleeve and is spring-loaded relative to it (RF patent No. 2150575, IPC F21B 34/06, publ. 10.06.2000).

Известное устройство имеет ряд недостатков: давление прямой промывки никак не ограничивается, при остановке добывающего насоса ниже клапана и включении промывочного будет происходить вымывание жидкости из НКТ и выброс ее в затрубное пространство, что приведет к большому расходу промывочной жидкости. В нем отсутствует механизм, удерживающий запорный орган в закрытом положении. В случае остановки работы насоса втулка под действием столба жидкости опустится и скважинная жидкость выльется в затрубное пространство, а при обратной промывке клапан будет постоянно открыт. К посадочным поверхностям пары запорный орган-седло предъявляются повышенные требования по качеству обработки, так как только притирка этих поверхностей обеспечивает надежное запирание жидкости под давлением. В известном устройстве запирающие элементы, образующие клапанную пару - верхняя коническая часть втулки и корпусное седло - трудно притереть друг к другу, так как это массивные детали и невозможно обеспечить плотное прилегание друг к другу деталей по двум одновременно сопрягаемым поверхностям, вследствие этого невозможно обеспечить надежную герметичность соединения. В процессе эксплуатации эти поверхности подвергаются интенсивному износу из-за воздействия среды, содержащей значительное количество твердых включений, и из-за ударов запорного элемента о корпусное седло. От скважинного клапанного устройства требуется сохранение работоспособности в течение длительного времени в тяжелых условиях (в скважине на глубине не менее 1,5 км при температуре - 100-120 градусов при большом содержании сероводорода в пластовой жидкости). Известное устройство не может обеспечить продолжительную работу без ремонта. В известном устройстве все детали - корпус с седлом и втулка с верхней усеченной частью выполняют запорную функцию и при выходе из строя замена на месте работы скважины будет невозможна, так как эти детали являются корпусными. Кроме того, эти детали крупногабаритные, изготавливать их из более стойких дорогих материалов, например, из нержавеющей стали, стеллита слишком затратно. В связи с этим, проблема замены деталей, подвергающихся интенсивному износу, ремонтопригодность устройства, является актуальной. Имея устройство, содержащее малогабаритные запорные элементы, не являющиеся корпусными деталями, можно изготавливать их из различных материалов, наиболее оптимальных для тех или иных условий эксплуатации, исходя из потребностей конкретных месторождений, а при выходе из строя легко заменять непосредственно на месте работы скважины.The known device has several disadvantages: the pressure of the direct flushing is not limited in any way, when the production pump stops below the valve and the flushing is turned on, the fluid will be washed out of the tubing and released into the annulus, which will lead to a large flow of flushing fluid. It lacks a mechanism that holds the closure in the closed position. If the pump stops working, the sleeve will drop under the action of the liquid column and the borehole fluid will pour into the annulus, and when backwashing, the valve will be constantly open. The landing surfaces of the locking-seat-pair pair are subject to increased demands on the quality of processing, since only grinding in these surfaces provides reliable locking of the liquid under pressure. In the known device, the locking elements forming the valve pair — the upper conical part of the sleeve and the body seat — are difficult to rub against each other, since these are massive parts and it is impossible to ensure a tight fit to each other on two simultaneously mating surfaces, as a result of which it is impossible to ensure reliable tightness connections. During operation, these surfaces are subject to intense wear due to exposure to a medium containing a significant amount of solids, and due to impacts of the locking element on the body seat. The downhole valve device is required to maintain operability for a long time in difficult conditions (in the well at a depth of at least 1.5 km at a temperature of 100-120 degrees with a high content of hydrogen sulfide in the reservoir fluid). The known device cannot provide continuous operation without repair. In the known device, all the details — a body with a saddle and a sleeve with a truncated upper part — perform a shut-off function, and in case of failure, replacement at the well’s working site will be impossible, since these parts are case-based. In addition, these parts are large-sized, it is too expensive to make them from more resistant expensive materials, for example, stainless steel, stellite. In this regard, the problem of replacing parts subjected to intensive wear, maintainability of the device is relevant. Having a device containing small-sized shut-off elements that are not body parts, it is possible to make them from various materials that are most optimal for certain operating conditions, based on the needs of specific fields, and when a failure occurs, it is easy to replace directly at the well’s work site.

Техническими задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются: устранение указанных недостатков, улучшение технологичности устройства, повышение надежности его работы при сохранении высокой герметичности запорных органов, продление срока службы устройства до ремонта, обеспечение удобства при производстве ремонтных работ, экономия промывочной жидкости и других ресурсов.The technical problems that the utility model is aimed at are: eliminating the indicated drawbacks, improving the manufacturability of the device, increasing the reliability of its operation while maintaining a high tightness of the locking elements, extending the life of the device before repair, ensuring convenience during repair work, saving flushing fluid and others resources.

Технический результат достигается тем, что скважинное клапанное устройство, содержащее корпус с радиальными отверстиями, седло, подвижный запорный элемент и обратный клапан, расположенный внутри запорного элемента, дополнительно содержит пружину, удерживающую запорный элемент, выполненный в виде поршня, в закрытом положении. Запорный элемент совмещен со штоком, служащим для направления пружины, и вместе с конусным седлом, установленным в верхней части корпуса, образует клапанную пару, выполняющую функцию затвора. Корпус соединен со специальным штуцером, внутри которого расположена гайка, регулирующая натяг пружины. Обратный клапан размещен внутри запорного элемента и образован клапанной парой седло-шар, которая удерживается в закрытом положении пружиной, установленной на центраторах, снабженных торцевыми отверстиями.The technical result is achieved by the fact that the downhole valve device comprising a housing with radial holes, a seat, a movable shut-off element and a check valve located inside the shut-off element further comprises a spring holding the shut-off element made in the form of a piston in the closed position. The locking element is combined with the stem, which serves to guide the spring, and together with the conical seat mounted in the upper part of the housing, forms a valve pair that performs the function of the shutter. The housing is connected to a special fitting, inside of which there is a nut that regulates the spring tension. A non-return valve is placed inside the shut-off element and is formed by a valve-seat-ball pair, which is held in a closed position by a spring mounted on centralizers equipped with end openings.

В предлагаемом устройстве при работе УЭЦН обратный клапан открывается, беспрепятственно пропуская поток нефти в колонну НКТ, при этом запорный клапан, удерживаемый пружиной, герметично закрыт, удерживаемый пружиной. При промывке скважины от АСПО запорный клапан закрыт при давлении от 0 до 15 Мпа и открывается при давлении 15-16 Мпа, а клапан обратный при этом герметично закрыт. При остановке насоса и отсутствии промывки скважины оба клапана закрыты, при этом удерживается нефтяной столб в НКТ. Таким образом, обе клапанные пары работают автоматически, под воздействием давления жидкости. Детали, из которых выполнены запорный и обратный клапаны: запорный элемент, конусное седло, седло-шар, не являются корпусными и легко могут быть заменены на месте работы скважины, а так как они малогабаритны, они технологичны в изготовлении и их легко притереть друг к другу.In the proposed device during operation of the ESP, the non-return valve opens, freely passing the oil flow into the tubing string, while the shut-off valve held by the spring is hermetically closed, held by the spring. When flushing a well from an ARPD, the shutoff valve is closed at a pressure of 0 to 15 MPa and opens at a pressure of 15-16 MPa, and the check valve is hermetically closed. When the pump stops and there is no flushing of the well, both valves are closed, while holding the oil column in the tubing. Thus, both valve pairs operate automatically, under the influence of fluid pressure. Details of which the shut-off and non-return valves are made: the shut-off element, the cone seat, the ball seat, are not body parts and can easily be replaced at the well’s place of work, and since they are small-sized, they are manufacturable and can be easily rubbed together .

Полезная модель поясняется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

фиг 1 - скважинное клапанное устройство при работе УЭЦН;Fig 1 - downhole valve device during operation of the ESP;

фиг 2 - скважинное клапанное устройство при промывке скважины.Fig 2 - downhole valve device when flushing the well.

Скважинное клапанное устройство содержит корпус 1, соединенный со штуцером 2, запорный элемент 3, совмещенный со штоком 4, конусное седло 5, закрепленное гайкой 9, обратный клапан, включающий седло 6 и шар 7, удерживаемый в закрытом состоянии пружиной 12 на центраторах 8. Внутри штуцера 2 расположена гайка 10, регулирующая натяг пружины 11. В корпусе 1 имеются три радиальных отверстия 13. В качестве уплотнителей установлены резиновые кольца 14.The downhole valve device comprises a housing 1 connected to the nozzle 2, a locking element 3, combined with the stem 4, a conical seat 5, fixed with a nut 9, a check valve, including a seat 6 and a ball 7, held closed by the spring 12 on the centralizers 8. Inside the fitting 2 is a nut 10 that regulates the interference of the spring 11. In the housing 1 there are three radial holes 13. As a seal, rubber rings 14 are installed.

Скважинное клапанное устройство работает следующим образом.Downhole valve device operates as follows.

При работе УЭЦН жидкость через шток 4 поступает под шарик 7 обратного клапана и, поднимая его с седла 6, через каналы центраторов 8 поступает в колонну НКТ. Затвор при этом закрыт, то есть запорный элемент 3, поджатый пружиной 11 к конусному седлу 5, герметизирует выходные отверстия 13 в затрубное пространство.During operation of the ESP, the liquid through the rod 4 enters under the ball 7 of the check valve and, lifting it from the seat 6, through the channels of the centralizers 8 enters the tubing string. The shutter is closed, that is, the locking element 3, pressed by a spring 11 to the conical seat 5, seals the outlet openings 13 into the annulus.

При промывке скважины, когда насос не работает, обратный клапан закрыт, удерживаемый пружиной 12, а затвор открывается при нарушении равновесия запорного элемента 3, находящегося под воздействием настройки пружины 11 и давления столба жидкости, в результате чего жидкость из НКТ через радиальные отверстия 13 поступает в затрубное пространство. Давление открытия настраивается натягом пружины 11 с помощью гайки 10. При прекращении промывки скважины затвор закрывается усилием пружины 11 и давлением затрубного пространства.When flushing the well, when the pump is not working, the check valve is closed, held by the spring 12, and the shutter opens when the equilibrium of the shut-off element 3 is affected by the adjustment of the spring 11 and the pressure of the liquid column, as a result of which the liquid from the tubing through the radial holes 13 enters annulus. The opening pressure is adjusted by interference of the spring 11 with the nut 10. When the flushing of the well is stopped, the shutter is closed by the force of the spring 11 and the pressure of the annulus.

Предлагаемое скважинное клапанное устройство более технологично в изготовлении, его использование обеспечивает герметичность соединений, увеличивает ресурс безаварийной работы устройства, улучшает удобство при производстве ремонтных работ. Так как детали клапанных пар имеют небольшие габариты, они могут быть выполнены из более стойких и более дорогих материалов, что окупится в процессе эксплуатации за счет экономии на ремонтных работах, исключения длительных простоев оборудования. Они могут изготавливаться из различных материалов для разных условий эксплуатации с учетом химического состава нефти конкретного месторождения. Все это позволит повысить эффективность и продолжительность работы устройства, сэкономить ресурсы - снизить потери нефти, уменьшить количество используемой промывочной жидкости, сократить время промывки. При этом работа устройства в обоих направлениях происходит автоматически, без воздействия дополнительных механизмов, под влиянием давления жидкости.The proposed downhole valve device is more technologically advanced in manufacture, its use ensures tightness of the joints, increases the resource of trouble-free operation of the device, improves convenience during repair work. Since the parts of the valve pairs are small in size, they can be made of more resistant and more expensive materials, which will pay off during operation by saving on repair work and eliminating long downtime of the equipment. They can be made of various materials for different operating conditions, taking into account the chemical composition of the oil of a particular field. All this will increase the efficiency and duration of the device, save resources - reduce oil losses, reduce the amount of flushing fluid used, reduce the flushing time. Moreover, the operation of the device in both directions occurs automatically, without the influence of additional mechanisms, under the influence of fluid pressure.

Claims

A downhole valve device comprising a housing with radial openings, a seat, a movable shut-off element and a check valve located inside the shut-off element, characterized in that it further comprises a spring holding the shut-off element in the closed position, the shut-off element aligned with the stem serving to guide springs, the housing is connected to the fitting, inside of which there is a nut that regulates the spring tension, while the locking element with a conical seat located in the upper part of the housing, a valve pair, and the non-return valve is formed by a saddle-ball valve pair, which is held in a closed position by a spring mounted on centralizers equipped with end openings.