RU2039211C1

RU2039211C1 - Borehole valve device

Info

Publication number: RU2039211C1
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Абрамов; Виктор Сергеевич Журавлев; Иван Афанасьевич Сашнев; Елена Александровна Филатова
Original assignee: Александр Федорович Абрамов; Виктор Сергеевич Журавлев; Иван Афанасьевич Сашнев; Елена Александровна Филатова
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: oil extracting industry. SUBSTANCE: valve, made as seat and bolt is mounted in hollow body, located eccentrically in respect to pump-compressor string. Body has canals to communicate with cavity of pump-compressor string and outer space. There is fixer of valve open state, located between seat and canal, that communicates body cavity with cavity of pump-compressor string. During reversal cleansing liquid from pipes outside space is fed into string through canals 4 and 2. Before direct cleansing or discharge of liquid bolt 6 from pipes outer space is preliminary pushed through fixer 7, then during direct cleansing or string 3 lifting liquid from it goes to pipes outer space through canals 2 and 4. As pressure is raised up to value, that is sufficient for bolt 6 passing through fixer 7 downwards, bolt 6 sets in seat 5. EFFECT: device allows to carry out boreholes cleansing, including their treatment with reactants and ensures liquid discharge during removal of lifted string from borehole. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в нефтяных скважинах, оборудованных глубинными насосами, для их промывки или термохимической обработки. The invention relates to the oil and gas industry and can be used in oil wells equipped with deep pumps for flushing or thermochemical treatment.

Известен циркуляционный клапан, содержащий корпус с перепускным и циркуляционным отверстиями и ступенчатую втулку, образующую с корпусом кольцевую полость, разделенную на две камеры поршнем, одна из камер (ступенчатая) заполнена смазочной жидкостью. При повышении давления в колонне насосно-компрессорных труб оно передается в полость клапана над поршнем, и ступенчатая втулка смещается, открывая циркуляционное отверстие и обеспечивая прямую циркуляцию жидкости (из колонны труб в затрубное пространство) [1] Недостаток устройства отсутствие возможности проведения обратной циркуляции жидкости из затрубного пространства в колонну труб. A known circulation valve containing a housing with a bypass and circulation holes and a stepped sleeve forming an annular cavity with a housing divided into two chambers by a piston, one of the chambers (stepped) is filled with lubricating fluid. When the pressure in the tubing string increases, it is transferred to the valve cavity above the piston, and the step sleeve is shifted, opening the circulation hole and providing direct fluid circulation (from the tubing string to the annulus) [1] Lack of the device lack of the ability to conduct reverse fluid circulation from annulus into the pipe string.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является скважинное клапанное устройство, содержащее эксцентрично установленный относительно колонны подъемных труб корпуса, в котором установлены седло, подпружиненный затвор, с нижней частью которого жестко связан хвостовик с каналами, и подпружиненный стакан с шариковыми фиксаторами, установленный с возможностью взаимодействия с корпусом и хвостовиком [2] Недостаток устройства заключается в отсутствии возможности осуществления обратной циркуляции. Кроме того, не исключена возможность заклинивания шарикового фиксатора между стенками корпуса и хвостовиком, устройство имеет сложную конструкцию. Closest to the proposed design is a borehole valve device containing an eccentric mounted relative to the column of the lifting pipes of the housing, in which a saddle, a spring-loaded shutter, with a shank rigidly connected to the channels and a spring-loaded cup with ball retainers, mounted to interact with the housing, are installed and shank [2] The disadvantage of this device is the lack of the possibility of reverse circulation. In addition, the possibility of jamming the ball retainer between the walls of the housing and the shank is not ruled out, the device has a complex structure.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения проведения обратной циркуляции, а также повышение надежности его работы и упрощение конструкции. The aim of the invention is to expand the functionality of the device by providing reverse circulation, as well as improving the reliability of its operation and simplifying the design.

Для решения поставленной задачи в скважинном клапанном устройстве, содержащем полый корпус, установленный эксцентрично колонне насосно-компрессорных труб и выполненный с каналами для сообщения его полости с полостью колонны насосно-компрессорных труб и затрубным пространством, клапан, выполненный в виде седла и затвора, и фиксатор открытого положения клапана, размещенные в полости корпуса и выполненные с возможностью разобщения каналов корпуса при взаимодействии затвора с седлом, фиксатор открытого положения клапана установлен между седлом и каналом, сообщающим полость корпуса с полостью насосно-компрессорных труб, и выполнен с возможностью взаимодействия с затвором клапана. To solve the problem in a borehole valve device containing a hollow body, mounted eccentrically to the tubing string and made with channels for communicating its cavity with the tubing string cavity and the annulus, a valve made in the form of a seat and a shutter, and a retainer open valve position, located in the body cavity and made with the possibility of uncoupling the body channels during the interaction of the shutter with the seat, the valve of the open valve position is installed between the saddle and the channel communicating the body cavity with the cavity of the tubing, and is configured to interact with the valve shutter.

Фиксатор открытого положения клапана может быть выполнен в виде выступа и лепестков из эластичного упругого материала, установленных над выступом с возможностью пропуска затвора при переводе клапана из закрытого положения в открытое и наоборот под действием перепада давления на затворе. Перепад давления на затворе, необходимый для перевода клапана из открытого положения в закрытое, превышает перепад давления, необходимый для перевода клапана наоборот, из закрытого положения открытое. The valve's open position lock can be made in the form of a protrusion and petals made of elastic elastic material mounted above the protrusion with the possibility of skipping the shutter when the valve is moved from the closed position to the open and vice versa under the action of the pressure drop across the shutter. The pressure drop across the valve needed to move the valve from open to closed exceeds the pressure drop needed to move the valve from the closed to open position.

Возможно использование в качестве фиксатора магнита с торцовой рабочей поверхностью для взаимодействия с затвором. It is possible to use a magnet with an end working surface as a retainer for interaction with the shutter.

Для обеспечения прямой циркуляции или слива жидкости затвор (шарик) переводится в полость корпуса над фиксатором. Для этого через межтрубное пространство подается давление, обеспечивающее проскальзывание затвора через фиксатор. To ensure direct circulation or discharge of fluid, the shutter (ball) is transferred to the body cavity above the latch. To do this, pressure is supplied through the annulus to ensure that the shutter slides through the retainer.

Предложенное техническое решение не вытекает из существующего уровня развития техники, т. к. в известных технических решениях отсутствуют признаки, совпадающие с его отличительными признаками и проявляющие аналогичные свойства. The proposed technical solution does not follow from the current level of development of technology, because in the known technical solutions there are no signs that match its distinctive features and exhibit similar properties.

На фиг. 1 дана схема устройства с фиксатором из резиновых лепестков; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.2; на фиг.3 устройство с магнитным фиксатором. In FIG. 1 shows a diagram of a device with a latch of rubber petals; figure 2 section along aa in figure 2; figure 3 a device with a magnetic lock.

Клапанное устройство содержит корпус 1 с каналом 2, сообщающим полость корпуса с полостью подъемной колонны 3, каналом 4, сообщающим полость корпуса с затрубным (межтрубным) пространством, и клапаном, включающим седло 5 и шаровой затвор 6. В полости корпуса 1 между седлом 5 и входом в нее канала 2 установлен фиксатор 7, выполненный в виде лепестков 7 из упруго-эластичного материала, например резины. Лепестки 7 закреплены в корпусе над выступами 8. Скважинное клапанное устройство устанавливают в подъемной колонне выше насоса. Корпус устройства может быть выполнен за одно целое с трубой или патрубком (муфтой) 3, входящей в состав колонны насосно-компрессорных труб. При работе насоса давлением в колонне 3 затвор 6 прижат к седлу 5, и перетока жидкости через клапанное устройство не происходит. При обратной промывке (циркуляции) жидкость, подаваемая в затрубное пространство, поступает в канал 4, преодолевает вес затвора 6 и выходит через канал 2 в колонну 3. The valve device comprises a housing 1 with a channel 2 communicating the cavity of the housing with a cavity of the lifting column 3, a channel 4 communicating the cavity of the housing with an annular (annular) space, and a valve including a seat 5 and a ball valve 6. In the cavity of the housing 1 between the saddle 5 and the entrance of the channel 2 has a latch 7 made in the form of petals 7 of an elastic material, such as rubber. The petals 7 are fixed in the housing above the protrusions 8. The downhole valve device is mounted in a lifting column above the pump. The housing of the device can be made in one piece with a pipe or pipe (sleeve) 3, which is part of the tubing string. When the pump is operating with pressure in the column 3, the shutter 6 is pressed against the seat 5, and the fluid flow through the valve device does not occur. During backwashing (circulation), the liquid supplied to the annulus enters the channel 4, overcomes the weight of the shutter 6 and exits through the channel 2 into the column 3.

Для осуществления прямой промывки в затрубное пространство подают давление, которое обеспечивает возникновение на затворе перепада давления, преодолевающего усилие фактора 7. Затвор проскакивает в верхнюю часть полости корпуса и при снятии давления в затрубном пространстве устанавливается на фиксаторе, после чего прямую промывку осуществляют подачей жидкости в колонну 3, не превышая заданного давления. По окончании промывки давление в колонне 3 повышают до величины, обеспечивающей проскакивание затвора 6 через фиксатор 7 вниз. For direct flushing, pressure is applied to the annulus, which ensures that a pressure drop arises on the shutter that overcomes the force of factor 7. The shutter slips into the upper part of the housing cavity and, when pressure is released in the annulus, is mounted on the retainer, after which direct flushing is carried out by supplying liquid to the column 3, not exceeding the set pressure. At the end of the washing, the pressure in the column 3 is increased to a value that allows the shutter 6 to slip through the lock 7 down.

Для обеспечения слива жидкости при подъеме колонны 3 из скважины, затвор 6 аналогичным образом переводится в верхнее положение. При подъеме колонны жидкость из нее сливается в скважину через каналы 2 и 4. При движении вверх затвор 6 не испытывает большого сопротивления при прохождении сквозь лепесток 7, а при прямой промывке скважины или слива жидкости из колонны 3 затвор 6 опирается на лепестки 3 и загибает их на выступ 8, что препятствует прохождению затвора через фиксатор до момента создания на затворе заданного перепада давлений. При использовании магнитного фиксатора (фиг.3) затвор 6 примагничивается к торцовой поверхности магнита 9 и удерживается на ней при прямой промывке или сливе жидкости. В этом случае роль фиксатора выполняет торец магнита. To ensure the discharge of fluid when lifting the column 3 from the well, the shutter 6 is likewise transferred to the upper position. When the column rises, the fluid from it drains into the well through channels 2 and 4. When moving upward, the shutter 6 does not experience much resistance when passing through the lobe 7, and when the well is flushed directly or the liquid is drained from the column 3, the shutter 6 rests on the petals 3 and bends them on the protrusion 8, which prevents the passage of the shutter through the latch until the specified pressure drop is created on the shutter. When using a magnetic lock (figure 3), the shutter 6 is magnetized to the end surface of the magnet 9 and is held thereon by direct washing or draining of the liquid. In this case, the end face of the magnet plays the role of a retainer.

Клапанное устройство предельно просто по конструкции. The valve device is extremely simple in design.

Наиболее перспективно его применение в качестве сливного клапана. В этом случае жесткость пружинящих фиксаторов задается из условий подъема колонны труб из скважины. При скорости подъема 1 труба в минуту (с учетом времени на строповку, развинчивание и приладку трубы на мостки) через клапан должно сливаться до 30 л жидкости, а максимальный перепад давлений между полостью колонны и межтрубным пространством, при этом составит не более 1,2 кг/см². Фиксатор 7 легко удержит затвор 6 при этом перепаде давлений.Most promising is its use as a drain valve. In this case, the stiffness of the spring retainers is set from the conditions of lifting the pipe string from the well. At a lifting speed of 1 pipe per minute (taking into account the time for slinging, unscrewing and adjusting the pipe to the walkways), up to 30 liters of fluid should be drained through the valve, and the maximum pressure difference between the column cavity and the annulus will be no more than 1.2 kg / cm ² . The latch 7 will easily hold the shutter 6 with this differential pressure.

Claims

1. Borehole VALVE DEVICE, comprising a hollow body, mounted eccentrically to the tubing string and made with channels for communicating its cavity with the tubing string cavity and the annulus, a valve in the form of a seat and a shutter and a valve for open position of the valve located in cavity of the body and made with the possibility of separation of the channels of the body during the interaction of the shutter with the seat, characterized in that the latch open position of the valve is installed between the seat and the channel covering the cavity of the housing with the cavity of the tubing, and is configured to interact with the valve shutter.

2. The device according to claim 1, characterized in that the latch of the open position of the valve is made in the form of a protrusion and petals of elastic material installed over the protrusion with the possibility of skipping the shutter when the valve is moved from the closed position to the open and vice versa under the action of a differential pressure the shutter, and the pressure drop across the shutter when moving the valve from open to closed position exceeds the pressure drop across the shutter when moving the valve from closed to open.

3. The device according to claim 1, characterized in that the valve open position lock is made in the form of a magnet with an end working surface for interaction with the shutter.