RU2612771C1 - Обратный клапан для обсадных колонн - Google Patents

Обратный клапан для обсадных колонн Download PDF

Info

Publication number
RU2612771C1
RU2612771C1 RU2016113263A RU2016113263A RU2612771C1 RU 2612771 C1 RU2612771 C1 RU 2612771C1 RU 2016113263 A RU2016113263 A RU 2016113263A RU 2016113263 A RU2016113263 A RU 2016113263A RU 2612771 C1 RU2612771 C1 RU 2612771C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axial channel
ball
sleeve
valve
saddle
Prior art date
Application number
RU2016113263A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Николаевич Граб
Алексей Владимирович Боднарчук
Виктор Алексеевич Машков
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ПРОММАШСЕРВИС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ПРОММАШСЕРВИС" filed Critical Закрытое акционерное общество "ПРОММАШСЕРВИС"
Priority to RU2016113263A priority Critical patent/RU2612771C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2612771C1 publication Critical patent/RU2612771C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/14Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Check Valves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к обратным клапанам и может быть применено в обсадных трубах при цементировании. Обратный клапан состоит из корпуса, седла под шаровой затвор в осевом канале, гильзы с уплотнительным кольцом и шаром в осевом канале, ограничителя с отверстиями, перекрытыми подпружиненной кольцевой перегородкой. В осевом канале корпуса размещен стакан с продольными ребрами на внутренней поверхности. Шаровой затвор выполнен в виде полусферы из эластичного материала, охватывающей сердечник, снабженный патрубком, пропущенным через ограничитель и кольцевую перегородку в осевом канале. В осевом канале патрубка выполнен ограничительный выступ и внутренняя канавка с размещенным в ней стопорным кольцом. Над местом расположения ограничительного выступа размещена гильза, связанная с патрубком срезным элементом. В осевом канале гильзы установлено седло с шаром, над которым в теле гильзы выполнены перепускные отверстия, гидравлически соединяющие ее осевой канал с осевым каналом корпуса над седлом шарового затвора в исходном положении. Технический результат заключается в повышении эффективности обратного клапана для обсадных колонн. 3 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам, применяемым для крепления обсадных колонн нефтяных и газовых скважин, предназначенным для автоматического заполнения обсадных колонн скважинной жидкостью и уменьшения гидродинамического давления на стенки скважины, снижения веса обсадной колонны на крюке, а также предотвращения обратного движения бурового или цементного растворов из межтрубного пространства в осевой канал труб обсадной колонны.
Известен обратный клапан (см. авторское свидетельство СССР №1218078, М.кл. Е21В 34/10, опубликован 15.03.1986 г. Бюллетень №10) [1], состоящий из корпуса с размещенным в нем седлом под шаровой клапан, дросселя в виде жесткого диска с перекрываемыми диском периферийными отверстиями, подпружиненной втулки, установленной в центральном канале диска, которая выполнена с центральным осевым каналом и окнами в верхней части. Окна частично перекрыты телом диска в исходном положении.
Работа обратного клапана
Обратный клапан включают в состав обсадной колонны без шарового клапана внутри и спускают в скважину с заполнением колонны жидкостью через отверстия в теле шайбы и подпружиненной втулки, с соединением межтрубного пространства с осевым каналом труб обсадной колонны.
При увеличении перепада давления происходит перемещение подвижной втулки вверх с уменьшением сечения окон до нуля и прекращения связи межтрубного и внутритрубного пространства.
Снижение перепада давления втулки усилием сжатой пружины возвращается в исходное положение.
Движение втулки происходит при колебаниях давления, которое выравнивается после сброса давления.
Перед цементированием внутрь колонны сбрасывают шар, который потоком жидкости транспортируется на свое рабочее место с перекрытием потока.
При обратном движении потока шар входит в контакт с эластичной поверхностью седла с предотвращением обратного движения раствора из межтрубного, заколонного пространства внутрь колонны труб.
К недостаткам конструкции следует отнести:
- необходимость проведения подготовительной операции в виде сброса шара с поверхности и доведением его к устройству и пропуску через эластичное седло.
Это требует остановки работы бригады и насосных агрегатов с соответствующими нерациональными затратами рабочего времени.
- после закачки цементного раствора в межтрубное пространство скважины и сброса давления существуют условия, когда гидростатическое давление в межтрубном пространстве намного превосходит гидростатическое давление столба буферной жидкости в осевом канале труб обсадной колонны. В этом случае шар продавливается через эластичное седло в осевой канал труб обсадной колонны, что приводит к перетоку цементного раствора внутрь с ухудшением качества цементирования и необходимостью затрат рабочего времени на удаление цементной пробки из осевого канала труб обсадной колонны.
Известен обратный клапан для обсадных колонн (см. патент РФ №2115798, Мкл. Е21В 34/10, опубликованный 20.07.1998 г.) [2], состоящий из корпуса, снабженного эластичным седлом под шаровой затвор, ограничителя его осевого перемещения с периферийными отверстиями, перекрываемыми кольцевой перегородкой, и центральным клапаном для установки подпружиненного дросселя, пружина которого установлена между его буртом и кольцевой перегородкой. Ограничитель снабжен ловителем шарового затвора, выполненным в виде патрубка с канавкой внутри для размещения уплотнительного кольца. Принято, что по высоте патрубок больше, чем диаметр шарового затвора, а расстояние от седла до верхнего торца патрубка меньше диаметра шарового затвора.
Работа клапана
Обсадная колонна снабжается клапаном и спускается в скважину с заполнением осевого канала буровым раствором, поскольку в исходном транспортном положении шар не устанавливается,
После промывки скважины сбрасывают шар с доставкой его потоком жидкости к клапану, с проскакиванием через эластичное седло, с входом в ловитель и размещением в крайнем нижнем положении.
Промывочная жидкость, а затем и тампонажный раствор обтекает верхний торец патрубка с направлением в периферийные отверстия, без абразивного воздействия на шар.
По окончании цементирования обратным потоком тампонажного раствора сначала закрываются периферийные отверстия кольцевой перегородкой, а затем происходит перемещение шара из ловителя с посадкой на седло.
К недостаткам конструкции следует отнести:
- необходимость остановки технологического процесса для сброса шара в скважину с его доставкой в устройство;
Известна конструкция дроссельного обратного клапана (см. А.А. Гайворонский, А.А. Цыбин. Крепление скважин и разобщение пластов. – М.: Недра, 1981 г., стр. 55-59) [3], принятой за прототип.
Клапан состоит из корпуса и упорного кольца, на котором установлена диафрагма, закрепленная с помощью гайки. Для предохранения диафрагмы от повреждений во время прохождения через нее шара, установлен пакет разрезных шайб. На нижнем конце корпуса размещен ограничитель с мембраной и дросселем.
Работа клапана
Клапан устанавливается в составе первой снизу трубы обсадной колонны. Шар сбрасывают в скважину при заключительной промывке, перед цементированием.
Шар проходит через диафрагму и садится на ограничитель, не препятствуя при этом промывке скважины, через периферийные отверстия в ограничителе.
После этих операций клапан может выполнять функцию обратного. В период спуска обсадной колонны в скважину, клапан без шара свободно перепускает буровой раствор из скважины в колонну через дроссель ограничителя. По окончании цементирования, за счет разности гидростатических давлений в кольцевом пространстве за обсадной колонной и в осевом канале бурильной колонны труб, шар поджимается к диафрагме и разобщает затрубное и внутритрубное пространство.
К недостаткам конструкции устройства следует отнести:
- после прекращения процесса подачи цементного раствора в межтрубное пространство шаровой клапан отрывается от посадочного места в ограничителе и входит в контакт с резиновой диафрагмой, что приводит к изоляции полости скважины от внутритрубного пространства. Но при некотором избыточном давлении шаровой клапан может быть продавлен через диафрагму в осевой канал обсадной колонны.
В этом случае цементный раствор может быть продавлен в осевой канал труб с затверждением в нем при одновременном снижении уровня цементного раствора в затрубном пространстве и неудовлетворительным цементированием.
Технологический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, заключается в следующем:
- возможность свободного пропуска через устройство жидкости, глушение при спуске обсадной колонны в скважину;
- возможность подачи через устройство промывочной жидкости, без взаимодействия с потоком шара внутри гильзы;
- применение для изготовления клапана эластичного материала повышает его абразивоустойчивость с обеспечением герметичного контакта с седлом;
- исключение необходимости подачи с поверхности шарового клапана, для перекрытия гидравлической связи полости скважины с осевым каналом труб обсадной колонны, после цементирования скважины;
- наличие продольных ребер внутри стакана обеспечивает центровку клапана в его осевом канале с пропуском промывочной жидкости или цементного раствора через устройство;
- возможность исключения пропуска цементного раствора через осевой канал гильзы в осевой канал труб обсадной колонны из скважины в период ожидания затверждения цементного камня.
Технический результат достигается тем, что обратный клапан состоит из корпуса с седлом и шаровым затвором, патрубка с ограничительным выступом и стопорным кольцом, подпружиненной кольцевой перегородки.
В осевом канале корпуса размещен стакан с продольными ребрами на внутренней поверхности. Шаровой затвор выполнен в виде полусферы из эластичного материала с сердечником внутри, снабженным патрубком, пропущенным через ограничитель и кольцевую перегородку. Внутри патрубка выполнен ограничительный выступ и внутренняя канавка со стопорным кольцом, с гильзой в осевом канале, пропущенной через сердечник и шаровой затвор.
В осевом канале гильзы выполнено седло с шаром с перепускными отверстиями, гидравлически соединяющими ее осевой канал с осевым каналом под седлом в корпусе, в исходном положении.
Конструкция обратного клапана поясняется чертежами, где:
- на фигуре 1 - конструкция устройства в разрезе в исходном положении деталей;
- на фигуре 2 - конструкция устройства в момент заполнения осевого канала труб обсадной колонны;
- на фигуре 3 - взаимное положение деталей устройства в момент подачи скважинной жидкости через устройство в межтрубное пространство скважины.
Устройство состоит из корпуса 1, в осевом канале 2 которого размещен стакан 3 с верхним седлом 4 и ограничитель 5 с циркуляционными отверстиями 6 по периферии, перекрытыми снизу телом кольцевой перегородки 7. На внутренней поверхности стакана 3 по периферии выполнены продольные ребра 8, контактирующие с поверхностью клапана 9, с сердечником 10 внутри, с которым связан патрубок 11, пропущенный сквозь нижнее седло 5 и кольцевую перегородку 7. На нижнем конце патрубка 11 установлена регулировочная гайка 12 и пружина 13.
Внутри осевого канала 2 корпуса 1 размещена пружина 14, опирающаяся на нижнее седло 5 и поджимающая клапан 9 к верхнему седлу 4.
Внутри полого штока 11 размещен центральный клапан, состоящий из гильзы 15, связанной срезным элементом 16 с патрубком 11. В осевом канале 17 гильзы 15 выполнено посадочное седло 18 и установлен шар 19. Сверху осевой канал гильзы 15 перекрыт донышком 20 и связан перепускными отверстиями 21 с полостью осевого канала труб обсадной колонны. На нижнем конце гильзы 15, на его внешней стороне выполнена кольцевая канавка 22. В теле патрубка 11 выполнена внутренняя канавка 23, снабженная стопорным кольцом 24 и ниже расположенным ограничительным выступом 25.
Принцип работы устройства
Устройство включается в состав обсадной колонны на нижнем конце первой трубы и размещается у кровли продуктивного пласта.
При спуске обсадной колонны с устройством в скважину, заполненную жидкостью глушения, последняя через осевой канал полого штока 11 и осевой канал 17 патрубка 15 поступает в осевой канал седла 18 с подъемом шара 19 вверх до контакта с донышком 20.
Поток жидкости глушения через перепускные отверстия 21 поступает в осевой канал труб обсадной колонны в течение всего времени спуска.
Осуществляют подготовку скважины для цементирования и ведут подачу промывочной жидкости в осевой канал труб обсадной колонны.
При этом за счет посадки шара 19 на седло 18 прямой поток жидкости не проходит в осевой канал полого штока 11. Под действием перепада давления клапан 9 отжимается от верхнего седла 4 и перемещается внутри продольных ребер 8 с сжатием пружины 14. Через циркуляционные отверстия 6 в теле нижнего седла 5 жидкость воздействует на тело кольцевой перегородки 7 с ее перемещением вниз вдоль полого штока 11 и сжатием пружины 13. Тем самым пропускают жидкость в скважину с проведением промывки межтрубного пространства.
Осуществляют сброс давления в осевом канале труб обсадной колонны, клапан 9 садится на седло 4 с прекращением гидравлической связи канала обсадной колонны с полостью скважины. При расчетном перепаде давления, воспринимаемом шаром 19 и сечением гильзы 15, происходит разрушение срезного элемента 16, гильза 15 перемещается в осевом канале полого штока 11 до упора в ограничительный выступ 25. При этом разрезное пружинное кольцо 24 входит внутрь кольцевой канавки 22 на гильзе 15 с фиксацией этого положения. Перепускные отверстия 21 в теле гильзы 15 располагаются внутри сердечника 10, что исключает переток цементного раствора из полости скважины в осевой канал труб обсадной колонны. Такую же функцию выполняет кольцевая перегородка 7, поджимаемая к нижнему седлу 5. После ожидания затверждения цементного раствора осуществляют разбуривание устройства с проведением работ по разбуриванию продуктивного пласта и освоению скважины.

Claims (1)

  1. Обратный клапан для обсадных колонн, состоящий из корпуса, седла под шаровой затвор, гильзы с уплотнительным кольцом и шаром в осевом канале, ограничителя с отверстиями, подпружиненной ограничительной перегородки, отличающийся тем, что в осевом канале корпуса размещен стакан с продольными ребрами на внутренней поверхности, шаровой затвор выполнен в виде полусферы из эластичного материала, охватывающей сердечник, снабженный патрубком, пропущенным через ограничитель и кольцевую перегородку, в осевом канале выполнен ограничительный выступ и внутренняя канавка с размещенным в ней стопорным кольцом и гильзой, пропущенной через сердечник и шаровой затвор, причем в осевом канале гильзы выполнено седло с шаром, а гильза связана срезным элементом с патрубком и снабжена перепускными отверстиями, гидравлически соединяющими ее канал с осевым каналом в корпусе над седлом в исходном положении.
RU2016113263A 2016-04-06 2016-04-06 Обратный клапан для обсадных колонн RU2612771C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113263A RU2612771C1 (ru) 2016-04-06 2016-04-06 Обратный клапан для обсадных колонн

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113263A RU2612771C1 (ru) 2016-04-06 2016-04-06 Обратный клапан для обсадных колонн

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2612771C1 true RU2612771C1 (ru) 2017-03-13

Family

ID=58458124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113263A RU2612771C1 (ru) 2016-04-06 2016-04-06 Обратный клапан для обсадных колонн

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612771C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700907A (zh) * 2021-09-03 2021-11-26 北京汽车集团越野车有限公司 真空泵单向阀及车辆
RU217465U1 (ru) * 2023-02-10 2023-04-03 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1158745A1 (ru) * 1983-07-24 1985-05-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Клапан дл обсадной колонны
SU1218078A1 (ru) * 1984-04-12 1986-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Обратный клапан дл обсадных колонн
SU1654547A1 (ru) * 1989-05-11 1991-06-07 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Клапан дл обсадной колонны
SU1740632A2 (ru) * 1989-11-09 1992-06-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Клапан обратный дл обсадных колонн
RU2115798C1 (ru) * 1996-01-05 1998-07-20 Валентин Васильевич Еременко Обратный клапан для обсадных колонн
WO2011057416A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Packers Plus Energy Services Inc. Stage tool for wellbore cementing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1158745A1 (ru) * 1983-07-24 1985-05-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Клапан дл обсадной колонны
SU1218078A1 (ru) * 1984-04-12 1986-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Обратный клапан дл обсадных колонн
SU1654547A1 (ru) * 1989-05-11 1991-06-07 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Клапан дл обсадной колонны
SU1740632A2 (ru) * 1989-11-09 1992-06-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Клапан обратный дл обсадных колонн
RU2115798C1 (ru) * 1996-01-05 1998-07-20 Валентин Васильевич Еременко Обратный клапан для обсадных колонн
WO2011057416A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Packers Plus Energy Services Inc. Stage tool for wellbore cementing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113700907A (zh) * 2021-09-03 2021-11-26 北京汽车集团越野车有限公司 真空泵单向阀及车辆
RU217465U1 (ru) * 2023-02-10 2023-04-03 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Защитное устройство скважинного оборудования с верхним сбивным клапаном

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7472752B2 (en) Apparatus and method for forming multiple plugs in a wellbore
MXPA02009002A (es) Equipo y metodo de flotacion de propositos multiples.
US9279295B2 (en) Liner flotation system
CA2985200C (en) Multi-function dart
NO332985B1 (no) Fremgangsmater for behandling av ±n eller flere soner av en bronnboring og et rorfort fraktureringsverktoy for bronner.
CN108386160B (zh) 能冲洗泵下筛管的解堵型防砂管柱结构
RU2550119C1 (ru) Гидроударное устройство
RU154511U1 (ru) Пакер разбуриваемый с посадочным инструментом
US20160053569A1 (en) Retrievable packer for operations in cased wells at high pressures
RU2533394C1 (ru) Клапан-отсекатель
CN108999576B (zh) 分注防砂一体化管柱及工艺
RU2612771C1 (ru) Обратный клапан для обсадных колонн
RU2612167C1 (ru) Клапан для обсадных колонн
RU154295U1 (ru) Пакер разбуриваемый
RU143019U1 (ru) Пакер
RU2371567C1 (ru) Способ локализации зон негерметичности эксплуатационной колонны
RU2626108C2 (ru) Способ крепления скважины потайной колонной с фильтром
US8376058B2 (en) Well drilling wash down end cap and method
RU2446271C2 (ru) Устройство гидроударное
RU2334871C1 (ru) Устройство для освоения, обработки и исследования скважин
RU2576253C1 (ru) Способ многоступенчатого цементирования скважин и комплект оснастки для его осуществления
RU2584428C1 (ru) Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн
RU2483192C1 (ru) Разбуриваемый пакер
CN102828731B (zh) 油田注水井双压力腔防喷作业工艺
RU130624U1 (ru) Пакер разбуриваемый

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180407

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190417