RU36430U1 - Клапан для обсадных колонн - Google Patents

Description

Объект - устройство Клапан для обсадных колонн

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к цементированию обсадных колонн.

Известен «Клапан для обсадной колонны (см. а.с. SU Хо1812304, МПК Е21В 34/10, 34/14, опубл. БИ №16 30.04.93), содержащий клапанное седло с осевыми отверстиями, тарелку с конической рабочей поверхностью с размещенной под седлом, подпружиненный щток, жестко соединенный с тарелкой, и срезной фиксатор, при этом клапан снабжен фильтром, выполненным в виде кольца и размещенным в нижней части седла осевого канала по внутренней его поверхности, подпружиненный щток выполнен со сквозным отверстием под срезной фиксатор, а клапанное седло в верхней части выполнено с отверстием, перпендикулярным к центральной оси седла, и соосным сквозному отверстию подпружиненного щтока, при этом тарелка выполнена с эластичным кольцом по центру рабочей конической поверхности, причем тарелка может быть выполнена из эластичного материала.

Недостатками данной конструкции являются: во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость; во-вторых, из-за того, что сопрягаемые поверхности клапана и седла находятся под постоянным воздействием во время растворов, имеющих собственные высокие абразивные свойства, низкая надежность перекрьхтия проходного канала.

Известен также «Клапан для обсадной колонны (см. патент SU №1120093, МПК Е21В 34/10, опубл. БИ Ко39 23.10.84), содержащий корпус с центральными и периферийными осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с опрессовочной диафрагмой и радиальными каналами в верхней части и запорный элемент, при этом он снабжен дополнительной втулкой, установленной коаксиально с подвижной на срезных элементах в центральном канале корпуса над его периферийными каналами, а запорный элемент выполнен в виде поплавка и жестко связан с нижней частью подвижной втулки, причем последняя имеет дополнительные радиальные каналы, совмещаемые с периферийными каналами корпуса при ее верхнем положении.

2003lJl7eo

МПКЕ21В34/10, 34/08

под запорный орган, выполненный в виде поплавка и расположенный в нижней части подвижно установленной в центральном канале корпуса втулки с радиальными каналами и разрывной мембраной под ними, при этом он снабжен дополнительным запорным органом с узлом привода его в рабочее положение, периферийный канал выполнен с двумя седлами, а полость между ними связана с полостью центрального канала радиальным каналом, причем узел привода дополнительного запорного органа выполнен в виде клинового элемента и установлен в исходном положении с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой.

Недостатками обеих конструкций являются: во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость; во-вторых, невозможно работать с использованием продавочных пробок; в третьих, за на время поднятия запорного органа до посадки его в седло, которое не нормируется и не регулируется, пространства в этот период под клапаном и над клапаном сообщаются через центральный и нижние радиальные каналы, в результате цементный раствор попадает из затрубья внутрь скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Обратный клапан для обсадных колонн (см. патент SU №977711, МПК Е21В 34/08, опубл. БИ №44 30.11.82), включающий корпус, ограничитель с седлом и боковыми промывочными каналами, втулку, установленную в осевом канале ограничителя над промывочными каналами на срезных элементах, упор и запорный шар, расположенный между упором и ограничителем, при этом в процессе цементирования при вскрытом продуктивном горизонте, он снабжен дополнительной втулкой, установленной в осевом канале ограничителя на срезных с возможностью перекрытия боковых промывочных каналов.

Недостатками данной конструкции являются: во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость; во-вторых, низкая надежность перекрытия клапаном (шаром) принудительно не садящимся в седло клапана, если в продукции скважины присутствуют высоковязкие компоненты; в-третьих, при больших объемах закачиваемого цементного раствора центральный канал перекрывается некачественно, так как нижняя втулка с седлом под шар и сам шар при закачке взаимодействует с цементным раствором, который имеет высокие абразивные свойства; в-четвертых, клапан и упор значительно уменьшают внутреннее проходное сечение обсадной колонны, что увеличивает время и усилие закачки цементного раствора.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является добиться снижение материальных и финансовых затрат при улучшении потребительских свойств в результате создания надежной, работающей при любой продукции скважины, и дешевой конструкции клапана для обсадной колонны для закачки цементного раствора за счет простоты в изготовлении и обслуживании, в результате снижения металлоемкости, количества деталей и использования в составе обсадной колонны без дополнительных ее доработок.

Поставленная задача достигается описываемым клапаном для обсадных колонн, включаюш;им ограничитель с боковыми каналами, обратный клапан, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью герметичного их перекрытия.

Новым является то, что ограничитель оборудован снизу заглушкой, взаимодействуюш:ей с втулкой в ее нижнем положении, при этом наружная поверхность ограничителя выше боковых каналов снабжена упором и эластичным кольцом, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, причем обратный клапан выполнен в виде жестко зафиксированной над боковыми каналами и перекрывающей их снаружи эластичной манжеты с дроссельными отверстиями, совпадающими с боковыми каналами.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна и «промышленная применимость.

На Фиг. изображен клапан для обсадных колонн с частичным осевым сечением.

Клапан для обсадных колонн (см. Фиг.) состоит из ограничителя 2 с боковыми каналами 3, обратный клапан 4, втулку 5, установленную в осевом канале 6 ограничителя 2 на срезных элементах 7 над боковыми каналами 3 с возможностью герметичного их перекрытия. Ограничитель 2 оборудован снизу заглушкой 8, взаимодействующей с втулкой 5 в ее нижнем положении. Наружная поверхность 9 ограничителя 2 выше боковых каналов 3 снабжена упором 10 и эластичным кольцом 11, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя 2 в требуемом интервале между трубами 12 обсадной колонны 1 при их сборке. Обратный клапан 4 выполнен в виде зафиксированной жестко (например, кольцом 13) на ограничителе 2 над боковыми каналами 3 и перекрывающей их снаружи эластичной манжеты 14 с дроссельными отверстиями 15, совпадающими с боковыми каналами 3. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительными кольцами 16 и 17.

Устройство работает следующим образом:

Клапан в сборе устанавливают между трубами 12 обсадной колонны 1 при спуске в скважину (на Фиг. не показана). В результате свинчивания труб обсадной колонны 1 упор 10, двигаясь по наружной поверхности 9 ограничителя 2, поджимает эластичное кольцо 11, герметизируя пространство между трубами 12 обсадной колонны 1 в районе установки клапана. Затем клапан в составе обсадной колонны 1 спускают в скважину. При спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны 1 только через дроссельные отверстия 15 и боковые каналы 3, благодаря чему, не требуется долив жидкости, и исключается эффект «поршневания (импульсный излив жидкости на устье во время спуска в результате гидроудара). Во время спуска при необходимости через обсадную колонну 1 возможна прокачка промывочной жидкости, которая, проходя через боковые каналы 3 и обратный клапан 4, отжимая эластичную манжету 14 относительно кольца 13, изливается из затрубья обсадной колонны 1, промывает ствол скважины. По достижении требуемого интервала по обсадной колонне 1 производят закачку цементного раствора в затрубье обсадной колонны 1 с применением цементировочной пробки (на Фиг. не показана) через боковые каналы 3, отжимая эластичную манжету 14 обратного клапана 5 относительно кольца 13. При завершении закачки, цементировочная пробка воздействует на втулку 5, в результате разрушается срезной элемент 7, а втулка сдвигается вниз по осевому каналу 6 до заглушки 8, герметично перекрывая боковые каналы 4, в результате ловим «стоп (значительное повышение давление на устье). Затем давление внутри обсадной колонны 1 сбрасывается, причем герметичность перекрытия боковых каналов 3 не зависит от состояния обратного клапана 4.

Использование клапана подобной конструкции позволяет полностью исключить разгерметизацию либо несрабатывание под воздействием внешних факторов (например: закачивание большого объема цементного раствора, наличие высоковязких продуктов скважины). Предлагаемый клапан для обсадных колонн является легкой, дешевой, простой в изготовлении и обслуживании, надежной конструкцией с небольшим количеством деталей, что в результате приводит к экономии материальных и финансовых затрат.

Claims (1)

1. Клапан для обсадных колонн, включающий ограничитель с боковыми каналами, обратный клапан, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью герметичного их перекрытия, отличающийся тем, что ограничитель оборудован снизу заглушкой, взаимодействующей с втулкой в ее нижнем положении, при этом наружная поверхность ограничителя выше боковых каналов снабжена упором и эластичным кольцом, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, причем обратный клапан выполнен в виде зафиксированной жестко на ограничителе над боковыми каналами и перекрывающей их снаружи эластичной манжеты с дроссельными отверстиями, совпадающими с боковыми каналами.