RU2648383C1

RU2648383C1 - Relief valve

Info

Publication number: RU2648383C1
Application number: RU2017118428A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Козлов; Денис Алексеевич Козлов; Альфред Файзрахманович Садыков; Дамир Мирзакрамович Калимуллин
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2018-03-26

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to the drilling and repair of oil and gas wells and can be used to isolate trouble zones when drilling wells. Relief valve, located above the expansion head and below the hydraulic jack, comprises a hollow body and a hollow stem inserted telescopically with limited movement in the hollow body. Hollow body and hollow stem are connected respectively to the expansion head and the hydraulic jack. Hollow stem is equipped at the bottom with a passageway centraliser having holes, longitudinal samples and a cone in its lower part, the cone being equipped with an elastomeric sealing ring. When the hollow stem moves downwardly from the hollow body, the cone of the passageway centraliser tightly engages with a corresponding supporting conical surface formed in the lower part of the hollow body.

EFFECT: technical result consists in increasing the operational reliability of the equipment used in the isolation of trouble zones when drilling or repairing wells.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, в частности для изоляции зон осложнения при бурении скважин.The invention relates to techniques for drilling and repairing oil and gas wells, in particular for isolating areas of complication when drilling wells.

Известно устройство изоляции зон осложнения при бурении скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками. Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащий полый корпус и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусной втулке и оснащенный снизу ниппелем с наружными уплотнениями, герметично взаимодействующими с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель оснащен обратным клапаном, перекрывающим проходной канал, выше обратного клапана в ниппеле выполнены радиальные отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия кольцевым сужением, при перемещении штока вниз, относительно корпусной втулки, кольцевое сужение которого оснащено каналами, сообщающими внутреннюю полость корпусной втулки над кольцевым сужением с внутренней полостью под кольцевым сужением, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом (пат. РФ №2374424, МПК Е21В 29/10, опубл. бюл. №33 от 27.11.2009 г.).A device for isolating zones of complications when drilling a well with a profile overlap with cylindrical sections is known. The device includes a bypass valve located above the expansion head and below the hydraulic jack, comprising a hollow body and a hollow rod inserted telescopically with limited movement in the housing sleeve and equipped with a bottom nipple with external seals that tightly interact with the cylindrical narrowing of the housing sleeve, and the nipple is equipped with a reverse with a valve blocking the passage channel, above the non-return valve in the nipple are made radial openings located with the possibility of of overlapping annular constriction, when moving the rod downward relative to the body sleeve, the annular narrowing of which is equipped with channels communicating the internal cavity of the body sleeve over the annular narrowing with the internal cavity under the annular narrowing, while the body sleeve and stem are connected respectively to the expanding head and the hydraulic jack ( Patent of the Russian Federation No. 2374424, IPC Е21В 29/10, publ. Bulletin No. 33 of 11/27/2009).

Недостатком данного устройства является то, что требуется высокая точность изготовления деталей для сопряжения уплотняющих элементов со стенками корпуса. Кроме того, уплотнительные элементы (кольца и манжеты) быстро изнашиваются при многократном использовании (открытие и закрытие клапана происходит при каждом прохождении резьбового соединения расширяющей головкой), в результате чего после каждой спуско-подъемной операции необходимо перебирать клапан и заменять уплотнительные элементы.The disadvantage of this device is that high precision manufacturing of parts is required to interface the sealing elements with the walls of the housing. In addition, the sealing elements (rings and cuffs) quickly wear out after repeated use (the valve opens and closes each time the threaded connection passes with the expanding head), as a result of which it is necessary to sort the valve and replace the sealing elements after each tripping operation.

Наиболее близким по технической сути является перепускной клапан (пат. №2560035, МПК Е21В 34/12, опубл. 20.08.2015 г.).The closest in technical essence is the bypass valve (US Pat. No. 2560035, IPC Е21В 34/12, publ. 08/20/2015).

Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусной втулке и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель перекрыт снизу, выше перекрытия выполнены отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока вниз, относительно корпусной втулки, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом, к тому же цилиндрическое сужение корпусной втулки выполнено цельным, а ниппель перекрыт снизу глухой заглушкой, при этом отверстия, сообщающие внутреннее прострастранство корпусной втулки и внутреннее пространство штока, расположены выше наружного уплотнения, которое выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой в виде воротниковой манжеты, концы которого зафиксированы на ниппеле соответственно нижним и верхним упорами, причем верхний упор оснащен каналами, сообщающими полость стакана с внешним пространством.The device includes a bypass valve located above the expansion head and below the hydraulic jack, comprising a hollow body sleeve with a cylindrical constriction and a hollow rod inserted telescopically with limited movement in the body sleeve and equipped with a bottom nipple with an external seal tightly interacting with the cylindrical narrowing of the body sleeve, moreover, the nipple is closed from below, above the overlap, holes are made that are sealed with overlap when moving and the stem downward relative to the housing sleeve, while the housing sleeve and stem are connected respectively to the expanding head and the hydraulic jack, moreover, the cylindrical narrowing of the housing sleeve is made integral, and the nipple is blocked from the bottom with a blind plug, while the holes communicating the internal space of the housing sleeve and the inner space of the rod, located above the outer seal, which is made in the form of an elastic cup with an outer groove in the form of a collar cuff, the ends of which are fixed on the nipple, respectively, the lower and upper stops, and the upper stop is equipped with channels communicating the cavity of the glass with the outer space.

К недостаткам данного устройства можно отнести относительную сложность отдельных элементов конструкции, в частности эластичного стакана, для изготовления которого требуется пресс-форма, а это дополнительные финансовые затраты, к тому же возможно страдает эксплуатационная надежность устройства в целом.The disadvantages of this device include the relative complexity of the individual structural elements, in particular an elastic cup, for the manufacture of which a mold is required, and this is an additional financial cost, besides, the operational reliability of the device as a whole may suffer.

Поставленные технические задачи решаются перепускным клапаном, расположенным выше расширяющей головки и ниже гидравлического домкрата, содержащим корпус и полый шток, размещенный в корпусе, при этом полый шток снизу оснащен проходным центратором с запорным элементом (конусом) в его нижней части, который снабжен эластомерным уплотняющим кольцом, причем при перемещении полого штока с проходным центратором вниз относительно корпуса запорный элемент (конус) с эластомерным уплотняющим кольцом герметично взаимодействует с соответствующей конической упорной поверхностью, выполненной в нижней части полого корпуса.The stated technical problems are solved by a bypass valve located above the expansion head and below the hydraulic jack, containing a body and a hollow rod located in the body, while the hollow rod is equipped with a centralizer through passage with a locking element (cone) in its lower part, which is equipped with an elastomeric sealing ring moreover, when moving the hollow rod with the centralizer downward relative to the housing, the locking element (cone) with the elastomeric sealing ring hermetically interacts with the corresponding conical thrust surface made in the lower part of the hollow body.

Проходной центратор, используемый в конструкции, значительно упрощает конструкцию в целом, а следовательно, повышается эксплуатационная надежность, к тому же значительно снижается стоимость изготовления и обслуживания оборудования, учитывая то, что для изготовления эластичной уплотняющей манжеты требуется изготовление сложной пресс-формы.The pass-through centralizer used in the design greatly simplifies the design as a whole, and consequently, operational reliability is increased, and the cost of manufacturing and servicing equipment is significantly reduced, given the fact that the manufacture of an elastic sealing cuff requires the manufacture of a complex mold.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в транспортном положении; на фиг. 2 - сечение А-А и на фиг. 3 - сечение Б-Б.In FIG. 1 shows a General view of the device in transport position; in FIG. 2 is a section AA and in FIG. 3 - section BB.

Перепускной клапан содержит полый корпус 1 (фиг. 1) и полый шток 2, взаимодействующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью полого корпуса 1, с возможностью ограниченного перемещения в нем.The bypass valve comprises a hollow body 1 (Fig. 1) and a hollow rod 2, interacting with its outer surface with the inner surface of the hollow body 1, with the possibility of limited movement in it.

Полый шток 2 снизу оснащен проходным центратором 3, низ которого выполнен в виде конуса 4 с эластомерным уплотнительным кольцом 5. Центратор проходной 3 выполнен с продольными выборками 6 и отверстиями 7, предназначенными для сообщения внутренней полости труб с полостью скважины (не показана). При этом полый корпус 1 и полый шток 2 соединены соответственно резьбами 8, 9 с расширяющейся головкой и гидравлическим домкратом (на фиг. 1 не показаны). В нижней части полого корпуса 1 выполнен упор в виде конической поверхности 10, с углом, соответствующим углу конуса 4 проходного центратора 3.The hollow rod 2 is equipped with a centralizer 3 at the bottom, the bottom of which is made in the form of a cone 4 with an elastomeric sealing ring 5. The centralizer of the checkpoint 3 is made with longitudinal samplings 6 and holes 7 for communicating the internal cavity of the pipes with the cavity of the well (not shown). In this case, the hollow body 1 and the hollow stem 2 are connected respectively by threads 8, 9 with an expanding head and a hydraulic jack (not shown in Fig. 1). In the lower part of the hollow body 1, an emphasis is made in the form of a conical surface 10, with an angle corresponding to the angle of the cone 4 of the passage centralizer 3.

Перепускной клапан работает следующим образом.The bypass valve operates as follows.

Перепускной клапан резьбой 8 полого корпуса 1 и резьбой 9 полого штока 2 соединяют с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом соответственно (на фиг. 1 не показаны) и на колонне бурильных труб в сборе с профильным перекрывателем (не показан) спускают в скважину. После ориентации в интервале установки создают избыточное гидравлическое давление в системе для расширения профильного перекрывателя до фиксации его в скважине и отсоединяют инструмент. После чего, прокачивая через инструмент промывочную жидкость, начинают осевое смещение вниз до упора расширяющей головки в резьбовое соединение профильного перекрывателя. В процессе спуска оборудования промывочная жидкость протекает по центральному каналу полого штока 2 (см. фиг. 1), отверстия 7 и продольным выборкам 6 проходного центратора 3.The bypass valve with a thread 8 of the hollow body 1 and a thread 9 of the hollow rod 2 is connected to the expanding head and the hydraulic jack, respectively (not shown in Fig. 1) and lowered into the well on the drill pipe string assembled with a profile shutoff (not shown). After orientation in the installation interval, excessive hydraulic pressure is created in the system to expand the profile overlap until it is fixed in the well and the tool is disconnected. Then, pumping flushing fluid through the tool, they begin axial displacement down to the stop of the expanding head in the threaded connection of the profile overlap. During the descent of the equipment, the flushing fluid flows through the central channel of the hollow rod 2 (see Fig. 1), holes 7, and longitudinal samples 6 of the centralizer 3 through passage.

После посадки расширяющей головки на резьбовое соединение профильного перекрывателя полый корпус 1 останавливается, а полый шток 2 с соединенным проходным центратором 3 смещается вдоль полого корпуса 1 до упора конуса 4 в коническую упорную поверхность 10 полого корпуса 1, герметизируя (перекрывая) проходное сечение перепускного клапана. Циркуляция промывочной жидкости при этом прекращается, и все давление, создаваемое насосом, начинает воздействовать только на поршни гидравлического домкрата, который находится выше клапана перепускного. Под действием осевого усилия гидравлического домкрата расширяющая головка раздает резьбовое соединение, затем давление сбрасывают и продолжают спуск инструмента до следующего резьбового соединения. Под действием веса оборудования, закрепленного ниже полого корпуса 1, перепускной клапан возвращается в транспортное положение.After the expansion head is mounted on the threaded connection of the profile overlap, the hollow body 1 stops, and the hollow stem 2 with the connected centralizer 3 is displaced along the hollow body 1 until the cone 4 stops against the conical stop surface 10 of the hollow body 1, sealing (blocking) the passage section of the bypass valve. In this case, the circulation of the flushing fluid is stopped, and all the pressure created by the pump starts to act only on the pistons of the hydraulic jack, which is located above the bypass valve. Under the action of the axial force of the hydraulic jack, the expansion head distributes a threaded connection, then the pressure is released and the tool continues to descent to the next threaded connection. Under the influence of the weight of the equipment fixed below the hollow body 1, the bypass valve returns to the transport position.

Данное изобретение позволит повысить эксплуатационную надежность оборудования для изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин, сэкономить материальные и финансовые ресурсы за счет использования в перепускном клапане проходного центратора 3, упрощающего конструкцию, позволяющего многократно использовать его без обслуживания, что в итоге сокращает время на установку профильного перекрывателя.This invention will improve the operational reliability of equipment for isolating complication zones when drilling or repairing wells, save material and financial resources by using a centralizer 3 in the bypass valve, simplifying the design, allowing it to be reused without maintenance, which ultimately reduces the time required to install a profile overlap.

Claims

A bypass valve located above the expansion head and below the hydraulic jack, comprising a hollow body and a hollow stem, telescopically inserted with limited movement in the hollow body, wherein the hollow body and the hollow stem are connected respectively to the expanding head and the hydraulic jack, characterized in that the hollow the rod is equipped with a centralizer through passage with holes, longitudinal samples and a cone in its lower part, the cone is equipped with an elastomeric sealing ring, which eschenii hollow stem downward with respect to the hollow body, sealingly engaged with its corresponding conical abutment surface formed at the bottom of the hollow body.