RU2016189C1

RU2016189C1 - Downhole valve device

Info

Publication number: RU2016189C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Афанасьев; В.Н. Воронков; Ю.С. Демидов; В.А. Захаров
Original assignee: Научно-производственное объединение "Техника и технология добычи нефти"
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: downhole valve device has a body with upper and lower valves. Lover valve 11 prevents fluid drainage through axial channel 10. Upper valve 3 is fixed in its initial position in seat 4 by springy split ring 5. When pressure exceeding the maximal rated pressure for split ring 5 is applied into the drill string-casing annulus, back-pressure valve 3 is pressed through the ring and opens channel 8 which connects chamber 9 to the casing string-borehole annulus. The valve device ensures: tubing pressure testing by lowering the electrically-driven centrifugal pump; maintaining fluid column in the tubing with electrically- driven centrifugal pump shut off; draining fluid from tubing the pump is withdrawn from the well; direct and reversed fluid circulation in the well. EFFECT: increased efficiency of operation. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин и может быть использовано в установке с погружными электроцентробежными насосами (УЭЦН). The invention relates to the operation of oil wells and can be used in an installation with submersible electric centrifugal pumps (ESP).

Известен комбинированный клапанный узел для УЭЦН (1), состоящий из корпуса с верхним и нижним клапанами. Нижний клапан предотвращает слив жидкости из полости корпуса в ЭЦН, а верхний установлен с возможностью перекрытия канала, сообщающего полость с затрубным пространством. Known combined valve assembly for ESP (1), consisting of a housing with upper and lower valves. The lower valve prevents fluid from draining from the body cavity to the ESP, and the upper one is installed with the possibility of blocking the channel that communicates the cavity with the annulus.

Основной недостаток устройства - отсутствие возможности опрессовки насосно-компрессорных труб (НКТ) при спуске электроцентробежного насоса (ЭЦН) в скважину. The main disadvantage of the device is the lack of pressure testing of tubing (tubing) during the descent of the electric centrifugal pump (ESP) into the well.

Известен клапанный узел для УЭЦН (2), содержащий корпус с соосно расположенными верхним и нижним клапанами. Нижний клапан перекрывает осевой канал и предотвращает слив жидкости из полости корпуса в ЭЦН при его отключении, а верхний клапан установлен в канале, сообщающем затрубное пространство с полостью корпуса клапанного узла. Затворы клапанов подпружинены. Known valve assembly for ESP (2), comprising a housing with coaxially located upper and lower valves. The lower valve closes the axial channel and prevents fluid from draining from the body cavity to the ESP when it is turned off, and the upper valve is installed in the channel communicating the annulus with the cavity of the valve assembly body. Valve closures are spring loaded.

Клапанный узел обеспечивает возможность опрессовки НКТ, но не обеспечивает возможность прямой циркуляции жидкости, а следовательно, и слива жидкости из НКТ при подъеме ЭЦН. The valve assembly provides the possibility of crimping the tubing, but does not provide the possibility of direct circulation of the fluid, and therefore, the discharge of fluid from the tubing when raising the ESP.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей клапанного устройства. The aim of the invention is to expand the functionality of the valve device.

Для достижения поставленной цели в скважинном клапанном устройстве, содержащем корпус, состоящий из верхнего и нижнего узлов, в которых в верхнем узле расположен верхний клапан с седлом и затвором, который установлен в канале, сообщающем полость корпуса с затрубным пространством, а в нижнем узле корпуса в осевом канале размещен нижний клапан, предотвращающий слив жидкости из полости корпуса через осевой канал, верхний клапан снабжен фиксатором предельного давления, удерживающим клапанный затвор в седле до повышения давления в межтрубном пространстве скважины выше заданного (предельного). To achieve this goal in a downhole valve device containing a housing consisting of upper and lower nodes, in which an upper valve with a seat and a shutter is located in the upper assembly, which is installed in the channel communicating the housing cavity with the annular space, and in the lower housing assembly in the lower valve is located in the axial channel, which prevents fluid from flowing out of the body cavity through the axial channel; the upper valve is equipped with a limit pressure clamp that holds the valve shutter in the seat until the pressure in the annulus increases m of well space above a given (limit).

В устройстве может быть использован фиксатор какой-либо известной конструкции, одноразовый или многоразового использования, например разрезное пружинящее кольцо. The device can be used with a latch of any known design, disposable or reusable, for example, a split spring ring.

Предлагается оригинальная конструкция фиксатора предельного давления, который выполнен в виде разрезного пружинящего кольца, установленного в корпусе на кольцевом буртике под клапанным затвором, на боковой поверхности которого выполнена кольцевая проточка, в которую утапливается разрезное кольцо при прохождении через него затвора. An original design of the limit pressure clamp is proposed, which is made in the form of a split spring ring mounted in a housing on an annular collar under the valve shutter, on the side surface of which an annular groove is made into which the split ring is embedded when the shutter passes through it.

Предложенное устройство соответствует критерию "Существенные отличия", так как в известной технической литературе не обнаружены сведения о технических решениях, обеспечивающих возможность выполнения следующего комплекса технологических операций: опрессовка НКТ при спуске ЭЦН в скважину; удерживание столба жидкости в колонне НКТ при отключении ЭЦН: слив жидкости при извлечении ЭЦН из скважины; прямая циркуляция жидкости из НКТ в межтрубное пространство скважины; обратная циркуляция. The proposed device meets the criterion of "Significant differences", because in the well-known technical literature there is no information on technical solutions that provide the ability to perform the following complex of technological operations: pressure testing of tubing when lowering the ESP into the well; holding a column of fluid in the tubing string when the ESP is turned off: draining the liquid when removing the ESP from the well; direct fluid circulation from the tubing to the annulus of the well; reverse circulation.

На чертеже дана схема предложенного скважинного клапанного устройства. The drawing shows a diagram of the proposed downhole valve device.

Устройство содержит корпус, состоящий из двух узлов: верхнего 1 и нижнего 2. The device comprises a housing consisting of two nodes: upper 1 and lower 2.

В верхнем узле 1 установлен верхний клапан, затвор 3 которого заперт в седле 4 фиксатором 5. Фиксатор выполнен в виде разрезного пружинящего кольца и установлен на кольцевом буртике 6. На цилиндрической поверхности затвора 3 выполнена кольцевая проточка 7. В исходном положении затвор 3 перекрывает канал 8, служащий (при открытом клапане) для сообщения полости 9 с затрубным пространством. An upper valve is installed in the upper node 1, the valve 3 of which is locked in the saddle 4 by a latch 5. The latch is made in the form of a split spring ring and mounted on an annular collar 6. An annular groove is made on the cylindrical surface of the valve 3. 7. In the initial position, the valve 3 closes the channel 8 serving (with the valve open) for communicating the cavity 9 with the annulus.

В нижнем узле 2 корпуса устройства в осевом канале 10 установлен клапан 11, предотвращающий слив. Продолжением осевого канала 10 в верхнем узле являются каналы 12. In the lower node 2 of the device body in the axial channel 10, a valve 11 is installed to prevent drainage. The continuation of the axial channel 10 in the upper node are channels 12.

Клапанное устройство устанавливают в колонну НКТ над ЭЦН. The valve device is installed in the tubing string above the ESP.

При спуске НКТ с ЭЦН в скважину опрессовку НКТ производят повышением в них давления, при этом клапанный затвор 3 перекрывает канал 8, а клапан 11 перекрывает канал 10. When lowering the tubing from the ESP to the well, the tubing is pressure tested by increasing the pressure in them, while the valve 3 closes the channel 8, and the valve 11 closes the channel 10.

При работе ЭЦН нижний клапан (затвор клапана) 11 потоком жидкости выносится из канала 10 в полость 9 и устанавливается под затвором 3 верхнего клапана, в нижнем торце которого для увеличения компактности имеется конусное углубление. During the operation of the ESP, the lower valve (valve shutter) 11 is discharged by a fluid flow from the channel 10 into the cavity 9 and is installed under the shutter 3 of the upper valve, in the lower end of which there is a conical recess in order to increase compactness.

Для обеспечения возможности слива жидкости из НКТ, а также прямой или обратной циркуляцией в межтрубном пространстве скважины повышают давление до предельного, на которое рассчитан фиксатор, и продавливают затвор 3 через разрезное кольцо 5. После продавливания затвора кольцо 5 фиксируется в кольцевой проточке 7, затвор опускается в осевой канал 10, а НКТ через канал 12, полость 9 и канал 8 сообщаются с затрубным (межтрубным) пространством, что обеспечивает слив жидкости при подъеме из скважины. To ensure the possibility of draining fluid from the tubing, as well as direct or reverse circulation in the annulus of the well, increase the pressure to the limit for which the retainer is designed, and push the shutter 3 through the split ring 5. After pushing the shutter, the ring 5 is fixed in the annular groove 7, the shutter is lowered in the axial channel 10, and the tubing through the channel 12, the cavity 9 and channel 8 are in communication with the annular (annular) space, which ensures drainage of the liquid when lifting from the well.

При включении ЭЦН в работу после промывки или обработки скважины с прямой или обратной циркуляцией затворы 3 и 11 вытесняются из канала 10 в верхнюю часть устройства, при этом затвор 3 садится в гнездо 4. При остановке ЭЦН клапан 11 падает в осевой канал и перекрывает его, а затвор 3 остается в седле 4 под действием столба жидкости в НКТ. When the ESP is turned on after flushing or treating the well with direct or reverse circulation, the gates 3 and 11 are forced out of the channel 10 to the upper part of the device, while the shutter 3 sits in the socket 4. When the ESP stops, the valve 11 falls into the axial channel and closes it, and the shutter 3 remains in the saddle 4 under the action of a column of liquid in the tubing.

Клапанное устройство исключает необходимость применения отдельных устройств для опрессовки НКТ и для слива жидкости при извлечении ЭЦН из скважины. The valve device eliminates the need for separate devices for crimping the tubing and for draining the fluid when removing the ESP from the well.

Claims

1. A downhole VALVE DEVICE for installing an electric centrifugal pump, comprising a housing consisting of upper and lower nodes, the upper node having an upper valve with a seat and a shutter, which is installed in the channel communicating the cavity with the annulus, and in the lower node of the housing in the axial a lower valve is placed in the channel, preventing the drainage of fluid from the body cavity through the axial channel, characterized in that, in order to expand its functionality, the upper valve is equipped with a retaining valve in Dle locking limit pressure.

2. The device according to claim 1, characterized in that the latch is made in the form of a split spring ring, and an annular collar is made in the housing under the valve closure, on the side surface of which an annular groove is made under the ring, while the ring is mounted on the annular collar.