RU2817438C1 - Downhole valve device - Google Patents
Downhole valve device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817438C1 RU2817438C1 RU2023129345A RU2023129345A RU2817438C1 RU 2817438 C1 RU2817438 C1 RU 2817438C1 RU 2023129345 A RU2023129345 A RU 2023129345A RU 2023129345 A RU2023129345 A RU 2023129345A RU 2817438 C1 RU2817438 C1 RU 2817438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hole
- conical
- seat
- downhole valve
- valve device
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 4
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- -1 or the like) Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится нефтегазодобывающей промышленности, а именно к глубинным клапанным устройствам, применяемым в скважинах.The invention relates to the oil and gas industry, namely to deep valve devices used in wells.
Известен клапан штангового глубинного насоса (патент RU № 2202711, МПК F04B 53/10, F04B 47/00, опубл. 20.04.2003 Бюл. № 11), содержащий корпус с установленным в нем седлом, взаимодействующую с седлом тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке корпуса с периферийными отверстиями для прохода жидкости, и пружину сжатия, поджимающую тарель в сторону седла, отличающийся тем, что между перегородкой и пружиной установлен подвижный груз.A well-known valve for a sucker-rod deep-well pump (patent RU No. 2202711, IPC F04B 53/10, F04B 47/00, publ. April 20, 2003 Bulletin No. 11) contains a housing with a seat installed in it, a plate interacting with the seat with a rod passing through a guide made in the body partition with peripheral holes for the passage of liquid, and a compression spring that presses the plate towards the seat, characterized in that a movable load is installed between the partition and the spring.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения, так как он предназначен только для штангового глубинного насоса (ШГН), сложность конструкции из-за наличия большого количества точно подгоняемых деталей и снижение коэффициента полезного действия насоса (КПД) из-за необходимости для открывания клапана каждый раз преодолевать усилие прижимной пружины, также возможны аварийные ситуации, связанные с возможностью прикипания (за счёт коррозии, застывания асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) или т.п.) тарели к седлу после время длительного простоя (месяц и более, например, при обработке пласта, вскрытого скважиной, реагентами) из-за невозможности открытия клапана.The disadvantages of this device are a narrow scope of application, since it is intended only for a sucker-rod pump (SRP), the complexity of the design due to the presence of a large number of precisely adjusted parts and a decrease in the pump efficiency due to the need to open the valve every time overcome the force of the pressing spring, emergency situations are also possible associated with the possibility of sticking (due to corrosion, hardening of asphalt, resin, paraffin deposits (ARPD), etc.) of the plate to the seat after a long period of inactivity (a month or more, for example, when processing a formation that has been exposed well, reagents) due to the impossibility of opening the valve.
Наиболее близким по технической сущности является скважинное клапанное устройство (патент RU № 2202711, МПК F04B 53/10, F04B 47/00, опубл. 20.04.2003 Бюл. № 11), содержащее корпус с верхней внутренней и нижней наружной присоединительными резьбами и расположенный внутри него узел, состоящий из решетки для прохода через нее пластовой и промывочной жидкости, неподвижно установленной в расточке, выполненной в средней части корпуса, из клапанной пары, выполненной в виде седла и запорного элемента, имеющего возможность перемещения вдоль корпуса туда и обратно, и из механизма механического привода запорного элемента, включающего возвратно-прижимную пружину, причем расположенный внутри корпуса узел состоит из одной клапанной пары, в которой запорный элемент выполнен в виде тарелки, контактирует с седлом по его конической поверхности большим диаметром, обращенным в сторону решетки, и соединен с механизмом механического привода, в который наряду с возвратно-прижимной пружиной, расположенной между решеткой и запорным элементом, входит направляющая, проходящая через центральное отверстие в решетке, заканчивающаяся хвостовиком, выполненным с возможностью его захвата специальным инструментом, состоящим из цангового захвата, ясса и штанги грузовой, для выдвижения хвостовика в направлении от забоя к устью скважины, а седло зафиксировано от осевого перемещения посредством втулки, решетки и стопорного кольца, установленного в расточке корпуса.The closest in technical essence is a downhole valve device (patent RU No. 2202711, IPC F04B 53/10, F04B 47/00, published April 20, 2003 Bulletin No. 11), containing a housing with upper internal and lower external connecting threads and located inside it is a unit consisting of a grid for the passage of formation and flushing fluid through it, fixedly installed in a bore made in the middle part of the body, a valve pair made in the form of a seat and a locking element that can move along the body back and forth, and out of the mechanism a mechanical drive of the locking element, including a return-pressure spring, and the unit located inside the housing consists of one valve pair, in which the locking element is made in the form of a plate, contacts the seat along its conical surface with a large diameter facing the grille, and is connected to the mechanism a mechanical drive, which, along with a return-clamping spring located between the grille and the locking element, includes a guide passing through the central hole in the grille, ending with a shank designed to be captured by a special tool consisting of a collet, a jar and a load bar, to extend the liner in the direction from the bottom to the wellhead, and the seat is secured against axial movement by means of a sleeve, a grid and a locking ring installed in the bore of the body.
Недостатками данного устройства являются узкая область применения, так как он предназначен только для электроцентробежного насоса (ЭЦН) и сложность конструкции из-за наличия большого количества точно подгоняемых деталей и снижение КПД из-за необходимости для открывания клапана преодолевать усилие прижимной пружины, также возможны аварийные ситуации, связанные с возможностью прикипания (за счёт коррозии, застывания асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) или т.п.) запорного элемента к седлу после время длительного простоя (месяц и более, например, при обработке пласта, вскрытого скважиной, реагентами) из-за невозможности открытия клапана.The disadvantages of this device are a narrow scope of application, since it is intended only for an electric centrifugal pump (ESP) and the complexity of the design due to the presence of a large number of precisely adjusted parts and a decrease in efficiency due to the need to overcome the force of the pressing spring to open the valve; emergency situations are also possible associated with the possibility of sticking (due to corrosion, solidification of asphalt, resin and paraffin deposits (ARPD), etc.) of the locking element to the seat after a long period of inactivity (a month or more, for example, when treating a formation exposed by a well with reagents) due to the impossibility valve opening.
Техническим результатом является создание скважинного клапанного устройства, позволяющего расширить область применения за счет возможности работы с любыми типами насосов (ШГН, ЭЦН, героторный насос и т.д.), упростить конструкцию и, как следствие, увеличить надежность за счет уменьшения количества подвижных элементов и повысить КПД за счет гравитационного (только за счет веса) перекрытия основного седла корпусом, а также исключить аварийные ситуации, связанные с возможность прилипания запорного элемента к седлу, за счет дублирования работы клапана.The technical result is the creation of a downhole valve device that makes it possible to expand the scope of application due to the ability to work with any type of pump (surge pump, ESP, gerotor pump, etc.), simplify the design and, as a result, increase reliability by reducing the number of moving elements and increase efficiency due to gravitational (only due to weight) overlap of the main seat with the body, and also eliminate emergency situations associated with the possibility of the locking element sticking to the seat, due to duplicating the operation of the valve.
Техническим решением является скважинное клапанное устройство, включающее корпус с верхней решеткой с как минимум одним продольным отверстием для прохода через нее пластовой и промывочной жидкости, расположенные в корпусе седло снизу и запорный орган, поджатый к седлу от решетки возвратно-прижимной пружиной, при этом герметичное перекрытие осуществляется за счет взаимодействия ответных конусных поверхности и отверстия.The technical solution is a downhole valve device, which includes a housing with an upper grid with at least one longitudinal hole for the passage of formation and flushing fluid through it, a seat located in the housing at the bottom and a shut-off element, pressed to the seat from the grid by a return-pressure spring, with a sealed overlap carried out due to the interaction of reciprocal conical surfaces and holes.
Новым является то, что запорный орган изготовлен в виде шара, корпус размещен с возможностью продольного перемещения в полом цилиндре с перемычкой, снабженной осевым продольным отверстием, оснащенной сверху конусным отверстием, расширяющимся снизу вверх, а корпус оснащен снизу и снаружи конусной поверхностью под конусное отверстие, причем углы при вершине конусных поверхности и отверстия более угла заклинивания для их материалов корпуса и перемычки.What is new is that the shut-off element is made in the form of a ball, the body is placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow cylinder with a jumper equipped with an axial longitudinal hole, equipped with a conical hole on top, expanding from bottom to top, and the body is equipped with a conical surface below and outside for a conical hole, Moreover, the angles at the apex of the conical surfaces and holes are greater than the wedging angle for their body and lintel materials.
На чертеже изображено скважинное клапанное устройство в продольном разрезеThe drawing shows a downhole valve device in a longitudinal section
Скважинное клапанное устройство включает в себя корпус 1 с верхней решеткой 2 с как минимум одним продольным отверстием 3 для прохода через нее пластовой и промывочной жидкости, расположенные в корпусе 1 седло 4 снизу и запорный орган – шар 5, поджатый к седлу 4 от решетки возвратно-прижимной пружиной 6. Корпус 1 размещен с возможностью продольного перемещения в полом цилиндре 7 с перемычкой 8, снабженной осевым продольным отверстием 9, оснащенной сверху конусным отверстием 10, расширяющимся снизу вверх. Корпус 1 оснащен снизу и снаружи конусной поверхностью 11 под конусное отверстие 10 с возможностью его герметичного перекрытия. Причем углы α при вершине конусных поверхности 11 и отверстия 10 более угла заклинивания для их материалов корпуса 1 и перемычки 8 (например, для стали α˃12º) для исключения фиксации конусных поверхности 11 и отверстия 10 при взаимодействии.The downhole valve device includes a housing 1 with an upper grid 2 with at least one longitudinal hole 3 for the passage of formation and flushing fluid through it, a seat 4 located in the housing 1 from the bottom and a shut-off element - ball 5, pressed against the seat 4 from the grid in return. pressing spring 6. Housing 1 is placed with the possibility of longitudinal movement in a hollow cylinder 7 with a jumper 8, equipped with an axial longitudinal hole 9, equipped with a conical hole 10 on top, expanding from bottom to top. The housing 1 is equipped from below and from the outside with a conical surface 11 for a conical hole 10 with the possibility of its sealing. Moreover, the angles α at the apex of the conical surface 11 and the hole 10 are greater than the wedging angle for their materials of the body 1 and the jumper 8 (for example, for steel α˃12º) to prevent fixation of the conical surface 11 and the hole 10 during interaction.
Скважинное клапанное устройство работает следующим образом.The downhole valve device operates as follows.
Устройство в сборе доставляют к месту сборки со скважинной компоновкой (пакер, насос или т.п. - не показана). Цилиндр 7 при присоединяют к компоновке (к пакеру, цилиндру насоса, к плунжеру насоса, выше насоса или т.п.) при помощи резьбы, фланцевого соединения сварки или т.п. (авторы на это не претендует), после чего компоновку на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) (не показана) спускают в скважину (не показана) в интервал установки (не показан). При повышении давления снизу перемычки 8 цилиндра 7 жидкость, отжимая конусную поверхность 11 корпуса 1 от конусного отверстия 10 перемычки 8, свободно перетекает через отверстия 9 и 10 снизу вверх, например, заполняя колонну НКТ. При повышении давления сверху перемычки 8 конусная поверхность 11 корпуса 1 прижимается к конусному отверстию 10 перемычки 8, исключая переток жидкости сверху вниз. При этом шар 5, поджимаемый к седлу 4 пружиной 6, исключает любые перетоки жидкости через внутреннее пространство корпуса 1. То есть скважинное клапанное устройство работает как обычный гравитационный клапан. Так как площадь соприкосновения конусной поверхности 11 корпуса 1 к конусному отверстию 10 перемычки 8, то межремонтный период, как показала практика, увеличивается как минимум в два раза по сравнению с представленными аналогами и шаровыми гравитационными клапанами (нет показаны), что свидетельствует о повышении надежности предлагаемого клапанного устройства.The assembled device is delivered to the assembly site with a well assembly (packer, pump, etc. - not shown). The cylinder 7 is attached to the assembly (to a packer, a pump cylinder, to a pump plunger, above a pump, or the like) using a thread, welding flange connection, or the like. (the authors do not claim this), after which the assembly on the tubing string (not shown) is lowered into the well (not shown) into the installation interval (not shown). When the pressure increases from the bottom of the jumper 8 of the cylinder 7, the liquid, pressing the conical surface 11 of the housing 1 from the conical hole 10 of the jumper 8, flows freely through holes 9 and 10 from the bottom up, for example, filling the tubing string. When the pressure increases from above the jumper 8, the conical surface 11 of the body 1 is pressed against the conical hole 10 of the jumper 8, eliminating the flow of liquid from top to bottom. In this case, the ball 5, pressed to the seat 4 by the spring 6, eliminates any flow of liquid through the internal space of the housing 1. That is, the downhole valve device works like a regular gravity valve. Since the contact area of the conical surface 11 of the body 1 to the conical hole 10 of the jumper 8, the time between repairs, as practice has shown, increases at least twice compared to the presented analogues and ball gravity valves (not shown), which indicates an increase in the reliability of the proposed valve device.
Во время длительного простоя (месяц и более, например, при обработке пласта, вскрытого скважиной, реагентами) конусная поверхность 11 корпуса 1 может прикипеть (за счёт коррозии, застывания асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) или т.п.) к конусному отверстию 10 перемычки 8, тогда при повышении давления снизу шар 5, преодолевая усилие пружины 5 отходит от седла 4 открывая переток жидкости снизу вверх через отверстия 9 и 10, седло 4, внутреннее пространство корпуса 1 и отверстие 3 решетки 2. При повышении давления сверху шар 5, поджимаемый к седлу 4 пружиной 6, исключает любые перетоки жидкости сверху вниз в дублирующем режиме. Таким образом полностью исключатся аварийные ситуации, связанные невозможностью перетоков жидкости снизу вверх через скважинное клапанное устройство.During long-term downtime (a month or more, for example, when treating a formation exposed by a well with reagents), the conical surface 11 of body 1 may stick (due to corrosion, solidification of asphalt, resin, and paraffin deposits (ARPD), etc.) to the conical hole 10 of the jumper 8 , then when the pressure from below increases, ball 5, overcoming the force of spring 5, moves away from seat 4, opening the flow of liquid from bottom to top through holes 9 and 10, seat 4, the internal space of housing 1 and hole 3 of grid 2. When pressure increases from above, ball 5, pressed to seat 4 by spring 6, eliminates any flow of liquid from top to bottom in redundant mode. In this way, emergency situations associated with the impossibility of fluid flows from bottom to top through the downhole valve device will be completely eliminated.
При этом пружина 6 создает дополнительное сопротивление потоку жидкости, что отмечается на устье скважины повышением расхода на подъем жидкости на поверхность, исходя из чего принимается решение вызова обслуживавшей бригады. Обслуживающая бригада извлекает из скважины колонну НКТ и компоновку со скважинным клапанным устройством, которое меняют на новое или отремонтированное и спускают компоновку со скважинным клапанным устройством на колонне НКТ в скважину.In this case, spring 6 creates additional resistance to the fluid flow, which is noted at the wellhead by an increase in the flow rate for lifting the fluid to the surface, on the basis of which the decision is made to call the maintenance crew. The maintenance crew removes the tubing string and the assembly with the downhole valve device from the well, which is replaced with a new or repaired one, and lowers the assembly with the downhole valve device on the tubing string into the well.
Извлеченное скважинное клапанное устройство замачивают в растворителе (уайт-спирит, керосин или т.п.), и/или смазывающей жидкости (WD-40, отработанное масло или т.п.), после чего при помощи ручного, электрического или пневматического оборудования корпус 1 извлекают из цилиндра 7. Растворителями и мелким абразивом (зернистостью 240 и выше) очищают конические поверхность 11 и отверстие 10 от ржавчины и/или АСПО. Затем конические поверхность 11 и отверстие 10 притирают к друг другу при помощи алмазных пасти и/или пасты Гои до получения герметичного соединения, после чего скважинное клапанное устройство после сборки готово к работе. Количество подобных ремонтов практически не ограничено, так как снимается небольшой слой материала корпуса 1 и перемычки 8 цилиндра 7.The removed downhole valve assembly is soaked in a solvent (white spirit, kerosene, or the like), and/or lubricant (WD-40, waste oil, or the like), and then using manual, electric, or pneumatic equipment, the housing is 1 is removed from the cylinder 7. Using solvents and fine abrasive (grain size 240 and higher), the conical surface 11 and hole 10 are cleaned of rust and/or paraffin. Then the conical surface 11 and the hole 10 are ground against each other using diamond jaws and/or Goya paste until a tight connection is obtained, after which the downhole valve device is ready for operation after assembly. The number of such repairs is practically unlimited, since a small layer of material from body 1 and jumper 8 of cylinder 7 is removed.
Предлагаемое скважинное клапанное устройство позволяет расширить область применения за счет возможности работы с любыми типами насосов (ШГН, ЭЦН, героторный насос и т.д.), упростить конструкцию и, как следствие, увеличить надежность за счет уменьшения количества подвижных элементов и повысить КПД за счет гравитационного (только за счет веса) перекрытия конусного отверстия перемычки конусной поверхностью корпуса, а также исключить аварийные ситуации, связанные с возможность прилипания запорного элемента к седлу, за счет дублирования работы клапанного устройства.The proposed downhole valve device makes it possible to expand the scope of application due to the ability to work with any type of pump (surge pump, ESP, gerotor pump, etc.), simplify the design and, as a result, increase reliability by reducing the number of moving elements and increase efficiency due to gravitational (only due to weight) overlap of the conical opening of the jumper with the conical surface of the body, as well as to eliminate emergency situations associated with the possibility of sticking of the locking element to the seat, due to duplication of the operation of the valve device.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817438C1 true RU2817438C1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3926915C2 (en) * | 1989-08-16 | 1999-08-05 | Bosch Gmbh Robert | check valve |
| RU2202711C1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-04-20 | Захаров Борис Семенович | Sucker-rod pump valve |
| RU2608108C1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-01-13 | Ярослав Викторович Баранов | Downhole valve unit |
| CN211715439U (en) * | 2020-02-19 | 2020-10-20 | 北京京城压缩机有限公司 | Ultrahigh pressure one-way valve with conical surface sealing |
| RU203245U1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-03-29 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Downhole equipment protection device with top knockout valve |
| RU213609U1 (en) * | 2022-06-28 | 2022-09-19 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Downhole safety device with top knock-off valve |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3926915C2 (en) * | 1989-08-16 | 1999-08-05 | Bosch Gmbh Robert | check valve |
| RU2202711C1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-04-20 | Захаров Борис Семенович | Sucker-rod pump valve |
| RU2608108C1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-01-13 | Ярослав Викторович Баранов | Downhole valve unit |
| CN211715439U (en) * | 2020-02-19 | 2020-10-20 | 北京京城压缩机有限公司 | Ultrahigh pressure one-way valve with conical surface sealing |
| RU203245U1 (en) * | 2021-01-26 | 2021-03-29 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Downhole equipment protection device with top knockout valve |
| RU213609U1 (en) * | 2022-06-28 | 2022-09-19 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Downhole safety device with top knock-off valve |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3488074B1 (en) | Downhole pump with controlled traveling valve | |
| RU2282708C1 (en) | Downhole hydraulic jack for releasing of stuck pipes | |
| RU2544930C1 (en) | Return valve of electric centrifugal unit and cleaning method of filter at pump suction | |
| US10774628B2 (en) | Hydraulically actuated downhole pump with traveling valve | |
| RU2618548C1 (en) | Device for cleaning bottomhole of vertical well | |
| CA2940366A1 (en) | Method and apparatus for preventing gas lock/gas interference in a reciprocating downhole pump | |
| RU153634U1 (en) | RETURN VALVE VALVE | |
| RU2817438C1 (en) | Downhole valve device | |
| RU2241853C1 (en) | Deep-well sucker-rod pump self-adjusting controllable suction valve | |
| RU2314410C2 (en) | Reusable implosion hydraulic pressure generator | |
| RU2358091C2 (en) | Flush valve | |
| RU185543U1 (en) | SELF-INSTALLING MAGNETIC VALVE OF THE BARBED DEEP PUMP | |
| RU2258837C2 (en) | Method of and device to provide operation of suction valve of deep-well sucker-rod pump | |
| RU2405998C1 (en) | Universal valve | |
| RU2258836C2 (en) | Method of and device to provide operation of suction valve of deep-well sucker-rod pump | |
| RU53737U1 (en) | DEPTH BAR PIPE PUMP WITH REMOVABLE SUCTION VALVE | |
| RU2734286C1 (en) | Valve for liquid pumping into well | |
| RU2818346C1 (en) | Sucker-rod device for trapping mechanical sediment in oil well | |
| RU2810782C1 (en) | Check valve | |
| RU2813603C1 (en) | Check valve for casing strip | |
| RU2724697C1 (en) | Method of plunger depth pump valves serviceability restoration | |
| SU933955A2 (en) | Device for stopping-off a well | |
| RU2725909C1 (en) | Suction pump of deep-well pump | |
| RU2268993C1 (en) | Device for hydraulic pipe string testing | |
| RU214949U1 (en) | Valve for circulating the process fluid between the internal cavity of the tubing string and the annulus |