RU2724147C1

RU2724147C1 - Testing valve

Info

Publication number: RU2724147C1
Application number: RU2019139656A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Толкачев; Ильфир Ришатович Зайнуллин; Лияна Маратовна Губайдуллина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер"
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-06-22

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used for pressure testing of tubing string (tubing) prior to performance of technological operations in well, with the possibility of subsequent recovery of circulation for injection of various process liquids, plugging and cement solutions, as well as flushing the well. Pressure testing valve contains a casing, inside of which there is a shaft with radial circulation holes and a plug in the lower part, a whipping element covering the side opening of the barrel. In annular space between casing and barrel by means of shear pins there is a piston sealing the radial circulation openings of barrel. Above the piston there is an annular chamber communicating with the hole of the aerated element, which is installed in the lateral hole of the barrel.EFFECT: simple design and higher reliability of the pressure testing valve due to the absence of elements, contamination of which with mechanical impurities contained in the well fluid during the lowering of the valve into the well can lead to failure of the valve, as well as by excluding spontaneous actuation of the valve and opening of circulation openings, enabling control of opening pressure of circulation openings to restore circulation of liquid along the tubing string.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для проведения опрессовки насосно-компрессорных труб (НКТ) перед проведением технологических операций в скважине, с возможностью последующего восстановления циркуляции для проведения закачки различных технологических жидкостей, тампонирующих и цементных растворов, а также промывки скважины.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to pressure test tubing before tubing in a well, with the possibility of subsequent restoration of circulation for pumping various process fluids, plugging and cement mortars, as well as flushing the well.

Известно устройство для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, содержащее опрессовочный клапан, заякоривающий узел и уплотнительный узел. Полый корпус опрессовочного клапана состоит из подвижной и неподвижной частей, входящих в уплотнительный узел. На подвижной части полого корпуса предусмотрен кольцевой разделитель. С одной стороны кольцевого разделителя установлен вспомогательный уплотнитель механизма посадки в виде манжеты L-образного сечения, открытый торец которой обращен к полости высокого давления и снабжен ограничительным кожухом, а с другой стороны – основной сальниковый уплотнитель, контактирующий с неподвижной частью полого корпуса опрессовочного клапана, выполненной с возможностью посадки в седло заякоривающего узла. Опрессовочный клапан оснащен разгрузочным клапаном, выполненным в виде кинематической пары «шток-цилиндр» с уплотненным разъемом. В конструкцию введен механизм фиксации разгрузочного клапана в его открытом положении (патент РФ №2279537, МПК E21B 34/06, опубликован 10.07.2006г.).A device for crimping a tubing string is known, which comprises a crimping valve, an anchor assembly and a sealing assembly. The hollow body of the pressure testing valve consists of movable and fixed parts included in the sealing assembly. An annular spacer is provided on the movable part of the hollow body. On the one side of the annular separator, an auxiliary seal of the landing mechanism is installed in the form of an L-shaped cuff, the open end of which faces the high-pressure cavity and is equipped with a restrictive casing, and on the other hand, the main stuffing box contacting the fixed part of the hollow body of the crimping valve made with the possibility of landing in the saddle anchoring node. The pressure testing valve is equipped with an unloading valve made in the form of a kinematic pair “rod-cylinder” with a sealed connector. The design introduced the mechanism for fixing the discharge valve in its open position (RF patent No. 2279537, IPC E21B 34/06, published July 10, 2006).

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и, как следствие, низкая надежность, а также необходимость применения дополнительного наземного оборудования или агрегатов для извлечения клапана из колонны НКТ.The disadvantages of the known device are the design complexity and, as a consequence, low reliability, as well as the need to use additional ground equipment or units to extract the valve from the tubing string.

Известен клапан опрессовочный, включающий корпус, в котором выполнены циркуляционные отверстия и резьба для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб. Клапан опрессовочный содержит седла для бросовых шаров различного диаметра и сбивной штырь, в корпусе зафиксировано штифтами нижнее седло меньшего диаметра и герметично установлено верхнее седло большего диаметра, а также выполнены отверстия для выравнивания давления внутри корпуса клапана. При этом седло большего диаметра герметично перекрывает циркуляционные отверстия, выполненные в корпусе. Клапан также содержит кожух во избежание прихвата при закачке цементных растворов и срезки цементного раствора ниже циркуляционных отверстий, навернутый на гайку, установленную на резьбе, выполненной на наружной поверхности корпуса, и зафиксированную контргайкой (патент РФ №186913, МПК E21B 34/06, опубликован 11.02.2019г.).A known crimping valve, comprising a housing in which circulating holes and threads are made for connection to a tubing string. The crimping valve contains saddles for throwing balls of various diameters and a knocked-down pin, the lower saddle of smaller diameter is fixed with pins in the body and the upper saddle of a larger diameter is sealed, and holes for pressure equalization inside the valve body are made. In this case, the saddle of a larger diameter hermetically closes the circulation holes made in the housing. The valve also contains a casing to prevent sticking when injecting cement slurries and cutting cement slurry below the circulation holes, screwed onto a nut mounted on a thread made on the outer surface of the casing and fixed with a lock nut (RF patent No. 186913, IPC E21B 34/06, published 11.02 .2019).

Недостатками известного клапана опрессовочного являются:The disadvantages of the known valve crimping are:

- наличие множества отверстий различного назначения, в которые попадает скважинная жидкость во время спуска оборудования в скважину, в результате чего возможно забивание данных отверстий механическими примесями, содержащимися в скважинной жидкости, и, как следствие, отказ устройства;- the presence of many holes for various purposes, into which the borehole fluid enters during the descent of the equipment into the borehole, as a result of which it is possible to clog these holes with mechanical impurities contained in the borehole fluid, and, as a result, a device failure;

- герметичность клапана для проведения опрессовки колонны НКТ достигается сбросом малого шара с устья в скважину, что снижает вероятность герметичной посадки шара в седло по причине возможного отложения механических примесей, содержащихся в скважинной жидкости, на рабочую поверхность седла;- the tightness of the valve for crimping the tubing string is achieved by discharging a small ball from the wellhead into the well, which reduces the likelihood of a tight fit of the ball into the saddle due to the possible deposition of mechanical impurities contained in the well fluid on the working surface of the saddle;

- в случае неполного слома сбивного штыря и, как следствие, повисания лома на сбивном штыре или заклинивания лома в верхнем седле большего диаметра, операция по восстановлению циркуляции будет неосуществима по причине невозможности доведения шара большего диаметра до посадочного седла.- in case of incomplete breaking of the knockout pin and, as a result, hanging of scrap on the knockout pin or jamming of scrap in the upper saddle of a larger diameter, the operation to restore circulation will be impossible due to the inability to bring the ball of a larger diameter to the seat saddle.

Технический результат заключается в упрощении конструкции клапана опрессовочного и обеспечении спуска его в скважину изначально в собранном герметичном состоянии для проведения опрессовки колонны НКТ, повышении надежности работы клапана опрессовочного за счет отсутствия элементов, загрязнение которых механическими примесями, содержащимися в скважинной жидкости, во время спуска клапана в скважину, может привести к отказу работы клапана, а также за счет исключения самопроизвольного срабатывания клапана и открытия циркуляционных отверстий, в обеспечении возможности регулирования давления открытия циркуляционных отверстий для восстановления циркуляции жидкости по НКТ.The technical result consists in simplifying the design of the pressure testing valve and ensuring that it is lowered into the well initially in a sealed state for pressure testing of the tubing string, increasing the reliability of the pressure testing valve due to the absence of elements that are contaminated by mechanical impurities contained in the wellbore during the descent of the valve into well, can lead to failure of the valve, as well as by eliminating spontaneous valve actuation and opening of the circulation holes, providing the ability to control the opening pressure of the circulation holes to restore fluid circulation through the tubing.

Технический результат достигается клапаном опрессовочным, содержащим кожух, внутри которого установлен ствол с радиальными циркуляционными отверстиями и заглушкой в нижней части, сбивной элемент, перекрывающий боковое отверстие ствола, при этом, согласно изобретению, в кольцевом пространстве между кожухом и стволом при помощи срезных штифтов герметично установлен поршень, перекрывающий радиальные циркуляционные отверстия ствола, при этом над поршнем образована кольцевая камера, сообщающаяся с отверстием сбивного элемента, который установлен в боковом отверстии ствола.The technical result is achieved by a crimping valve containing a casing, inside which a barrel with radial circulation holes and a plug in the lower part is installed, a knock-out element that overlaps the side hole of the barrel, while, according to the invention, in the annular space between the casing and the barrel using shear pins is hermetically installed a piston overlapping the radial circulation holes of the barrel, while an annular chamber is formed above the piston, communicating with the hole of the whipping element, which is installed in the side hole of the barrel.

На фиг. представлена схема клапана опрессовочного в транспортном положении.In FIG. presents a diagram of the crimping valve in the transport position.

Клапан опрессовочный (фиг.) состоит из кожуха 1, внутри которого расположен ствол 2 с заглушкой 3 в нижней части. В кольцевом пространстве между кожухом 1 и стволом 2 герметично установлен поршень 4, перекрывающий радиальные циркуляционные отверстия 5 ствола 2. Поршень 4 зафиксирован на стволе 2 при помощи срезных штифтов 6 и снабжен уплотнительными элементами 7 для обеспечения герметичности. Над поршнем 4 образована кольцевая камера 8, сообщающаяся с отверстием 9 сбивного элемента 10, установленного в боковом отверстии ствола 2. The crimping valve (Fig.) Consists of a casing 1, inside of which there is a barrel 2 with a plug 3 in the lower part. In the annular space between the casing 1 and the barrel 2, a piston 4 is sealed, blocking the radial circulation holes 5 of the barrel 2. The piston 4 is fixed on the barrel 2 with shear pins 6 and is equipped with sealing elements 7 to ensure tightness. An annular chamber 8 is formed above the piston 4 and communicates with an opening 9 of the whipping element 10 mounted in the side opening of the barrel 2.

Клапан опрессовочный работает следующим образом.The crimping valve operates as follows.

Клапан опрессовочный спускают в скважину на колонне НКТ на заданную глубину, с поинтервальной опрессовкой на необходимое давление. После конечной опрессовки в колонну НКТ сбрасывается металлический ломик, при помощи которого происходит разрушение сбивного элемента 10. Жидкость из внутренней полости ствола 2 через отверстие 9 разрушенного сбивного элемента 10 попадает в кольцевую камеру 8 над поршнем 4. Далее создают расчетное давление для среза штифтов 6, в результате чего происходит перемещение поршня 4 вниз и открытие радиальных циркуляционных отверстий 5 ствола 2, сообщающих пространство внутри НКТ над и под клапаном. Поршень 4 перемещается вниз и устанавливается над переводником 11. Циркуляция жидкости по колонне НКТ восстанавливается.The crimping valve is lowered into the well on the tubing string to a predetermined depth, with interval testing for the required pressure. After the final crimping, a metal crowbar is dumped into the tubing string, with the help of which the collapsing element 10 is destroyed. The fluid from the internal cavity of the barrel 2 through the hole 9 of the destroyed collapsing element 10 enters the annular chamber 8 above the piston 4. Next, the design pressure is created for the pins 6, as a result, the piston 4 moves down and the radial circulation holes 5 of the barrel 2 open, communicating the space inside the tubing above and below the valve. The piston 4 moves down and is installed above the sub 11. The fluid circulation through the tubing string is restored.

Конструкция клапана опрессовочного изначально позволяет спускать его в скважину в собранном герметичном состоянии, что исключает возможность засорения стыковочных элементов клапана механическими примесями, содержащимися в скважинной жидкости, во время спуска клапана в скважину, и, как следствие, многократно снижает риск негерметичности клапана во время опрессовки НКТ и повышает надежность. The design of the crimping valve initially allows it to be lowered into the well in an assembled sealed state, which eliminates the possibility of clogging of the docking elements of the valve with mechanical impurities contained in the wellbore fluid during the descent of the valve into the well, and, as a result, significantly reduces the risk of valve leaks during pressure testing of the tubing and improves reliability.

Рабочий поршень находится в зоне пониженного (скважинного) давления – в кольцевом пространстве между кожухом и стволом – и не подвергается воздействию повышенного давления во время опрессовки колонны НКТ, что исключает риск самопроизвольного срабатывания клапана и открытие циркуляционных отверстий.The working piston is located in the zone of reduced (borehole) pressure - in the annular space between the casing and the barrel - and is not exposed to increased pressure during pressure testing of the tubing string, which eliminates the risk of spontaneous valve actuation and opening of circulation holes.

Установка различного количества срезных штифтов позволяет регулировать давление схода поршня и, как следствие, открытия циркуляционных отверстий для восстановления циркуляции жидкости по колонне НКТ в зависимости от поставленных задач и горно-геологических условий скважины.Installing a different number of shear pins allows you to adjust the piston descent pressure and, as a result, open the circulation holes to restore fluid circulation through the tubing string, depending on the tasks and mining and geological conditions of the well.

Claims

A pressure testing valve containing a casing, inside which a barrel with radial circulation holes and a plug is installed in the lower part, a knock-out element that covers the side hole of the barrel, characterized in that in the annular space between the casing and the barrel with the help of shear pins a piston is sealed that blocks the radial circulation the hole of the barrel, while above the piston an annular chamber is formed, communicating with the hole of the whipping element, which is installed in the side hole of the barrel.