RU36431U1

RU36431U1 - Casing valve

Info

Publication number: RU36431U1
Application number: RU2003133901/20U
Authority: RU
Inventors: М.Н. Студенский; А.Я. Вакула; Р.Г. Габдуллин; Д.В. Страхов; В.Б. Оснос; Р.З. Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2003-11-24
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2004-03-10

Description

I I i.Объект - устройство ; ; ДТЕНТНЫй С7. III:, Е21В 34/10,34/08 гй. .Ж/.. Клапан для обсадных колонн Предложение относится к нефтедобьшающей промьшшенности в частности к цементированию обсадных колонн. Известен «Клапан для обсадной колонны (см. а.с. SU №1812304, 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 шток, 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 шток 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 штока, при этом тарелка выполнена с эластичным кольцом по центру рабочей конической поверхности, причем тарелка может быть вьшолнена 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 перекрытия проходного канала. Известен также «Клапан для обсадной колонны (см. патент SU Ко 1120093, МПК Е21В 34/10, опубл. БИ 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 вьшолнен 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.I I i. Object - device; ; DENTAL C7. III :, ЕВВ 34 / 10.34 / 08 g. .G / .. Casing string valve The proposal relates to the oil production industry, in particular to casing string cementing. The well-known “Valve for casing string (see AS SU No. 1812304, IPC ЕВВ 34/10, 34/14, publ. BI No. 16 04/30/93), containing a valve seat with axial holes, a plate with a conical working surface with placed under the saddle, a spring-loaded stem rigidly connected to the plate and a shear lock, while the valve is equipped with a filter made in the form of a ring and placed in the lower part of the seat of the axial channel along its inner surface, the spring-loaded stem is made with a through hole for the shear retainer, and valve seat in the upper part is made with holes a hole perpendicular to the Central axis of the saddle, and coaxial through the bore of the spring-loaded rod, the plate is made with an elastic ring in the center of the working conical surface, and the plate can be made of elastic material. The disadvantages of this design are: firstly, the complexity in the manufacture and maintenance, a large number of parts and, as a result, high cost; secondly, due to the fact that the mating surfaces of the valve and seat are under constant influence during solutions having their own high abrasive properties, low reliability of the passage channel overlap. Also known is a “Valve for a casing string (see patent SU Ko 1120093, IPC ЕВВ 34/10, publ. BI 23.10.84), comprising a body with central and peripheral axial channels, movably mounted with axial movement in the central channel of the body of the sleeve with crimping diaphragm and radial channels in the upper part and a locking element, while it is equipped with an additional sleeve mounted coaxially with movable shear elements in the central channel of the housing above its peripheral channels, and the locking element is made in the form oplavka and rigidly connected with the lower part of the movable sleeve, the latter has additional radial channels mating with peripheral channels at its upper housing position.

под запорный орган, вьшолненный в виде и расположенный в нижней части подвижно установленной в центральном канале корпуса втулки с радиальными каналами и разрьшной мембраной под ними, при этом он снабжен дополнительным запорным органом с узлом привода его в рабочее положение, периферийный канал вьшолнен с двумя седлами, а полость между ними связана с полостью центрального канала радиальным каналом, причем узел привода дополнительного запорного органа вьшолнен в виде клинового элемента и установлен в исходном положении с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой.under the locking body, made in the form and located in the lower part of the sleeve movably mounted in the central channel of the body of the sleeve with radial channels and a rupture membrane under them, while it is equipped with an additional locking body with its drive unit in working position, the peripheral channel is filled with two saddles, and the cavity between them is connected with the cavity of the Central channel by a radial channel, and the drive unit of the additional locking element is made in the form of a wedge element and is installed in the initial position with the possibility interacting ones with movable sleeve.

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.The disadvantages of both designs are: firstly, the complexity in the manufacture and maintenance, a large number of parts and, as a consequence, high cost; secondly, it is impossible to work using squeeze plugs; thirdly, during the period of lifting the locking member before it is seated in the saddle, which is neither standardized nor regulated, the spaces under this valve and above the valve communicate through the central and lower radial channels, as a result, the cement slurry enters the borehole from the annulus.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Обратный клапан для обсадных кол они (см. патент SU №977711, МПК Е21В 34/08, опубл. БИ №44 30.11.82), включающий корпус, ограничитель с седлом и боковыми промьточными 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 перекрьггия боковых промывочных каналов.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is “Check valve for casing strings (see patent SU No. 977711, IPC ЕВВ 34/08, publ. BI No. 44 30.11.82), including a housing, a limiter with a saddle and side washing channels, a sleeve installed in the axial channel of the limiter above the washing channels on shear elements, an emphasis and a locking ball located between the stop and the limiter, while in the cementing process with the productive horizon opened, it is equipped with an additional sleeve installed in the axial channel of the limiter on the shear with the possibility of perekriggiya side flushing channels.

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 обьемах закачиваемого цементного раствора центральный канал перекрьшается некачественно, так как нижняя втулка с седлом под шар и сам щар 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.The disadvantages of this design are: firstly, the complexity in the manufacture and maintenance, a large number of parts and, as a result, high cost; secondly, the low reliability of overlapping by a valve (ball) forcibly not landing in the valve seat, if highly viscous components are present in the well production; thirdly, with large volumes of injected cement, the central channel crumbles poorly, since the lower sleeve with a seat for the ball and the ball itself when injected interacts with the cement, which has high abrasive properties; fourthly, the valve and the stop significantly reduce the internal bore of the casing, which increases the time and effort of pumping cement.

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.The technical task of the proposed utility model is to reduce material and financial costs while improving consumer properties by creating a reliable, well-functioning for any production of the well, and cheap valve design for the casing string for injection of cement mortar due to the simplicity of manufacture and maintenance, resulting in a decrease in metal consumption , the number of parts.

Поставленная задача достигается описываемым клапаном для обсадных колонн, включающим корпус, ограничитель с седлом и боковыми каналами, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, обратный клапан.The task is achieved by the described valve for casing, including a housing, a stopper with a seat and side channels, a sleeve mounted in the axial channel of the stopper on the shear elements above the side channels with the possibility of their tight shutoff, check valve.

Новым является то, что ограничитель перекрыт заглушкой снизу, при этом седло ограничителя вьшолнено сверху в виде кольцевого выступа с каналами, зафиксированного в корпусе, причем обратный клапан закреплен относительно ограничителя срезным штифтом, установлен между корпусом и ограничителем с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения и вьшолнен в виде стакана большего наружного диаметра сверху, а на меньшем диаметре обратный клапан снабжен соответствующими боковым каналам ограничителя радиальными отверстиями с частичным взаимным перекрытием.What is new is that the stopper is closed by a plug from below, while the stopper seat is made from above in the form of an annular protrusion with channels fixed in the housing, and the check valve is fixed relative to the stopper with a shear pin, is installed between the housing and the stopper with the possibility of limited hermetic axial movement and is executed in in the form of a glass with a larger outer diameter on top, and on a smaller diameter the check valve is provided with corresponding lateral channels of the limiter with radial openings with the partially overlapping.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с от.1шчительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна и «промышленная применимость.An analysis of known similar solutions allows us to conclude that there are no signs in them similar to the relative factors in the inventive device, i.e. on the compliance of the proposed solutions to the criteria of "novelty and" industrial applicability.

На Фиг. изображен клапан для обсадных колонн с частичным осевым сечением.In FIG. shows a valve for casing with a partial axial section.

Клапан д.11я обсадных колонн состоит из корпуса 1 (см. Фиг), ограничитель 2 с седлом 3 и боковыми каналами 4, втулку 5, установленную в осевом канале 6 ограничителя 2 на срезных элементах 7 над боковыми каналами 4 с возможностью их герметичного перекрытия, обратный клапан 8. Ограничитель 2 перекрыт заглушкой 9 снизу, при этом седло 3 ограничителя 2 выполнено сверху в виде кольцевого выступа с каналами 10, зафиксированного в корпусе 1. Обратный клапан 8 закреплен относительно ограничите. 2 срезным штифтом 11, установлен между корпусом 1 и ограничителем 2 с возможностью ограниченного герметичного осевого перемещения и вьшолнен в виде стакана большего наружного диаметра 12 сверху. На меньшем диаметре 13 обратный клапан 8 снабжен соответствующими боковым каналам 4 ограничителя 2 радиальными отверстиями 14 с частичным взаимным перекрытием. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительными ко.11ьцами 15,16,17 и 18.The valve d.11a of the casing strings consists of a housing 1 (see FIG.), A stop 2 with a seat 3 and side channels 4, a sleeve 5 mounted in the axial channel 6 of the stop 2 on the shear elements 7 above the side channels 4 with the possibility of their tight shutoff, non-return valve 8. The restrictor 2 is closed by a plug 9 from the bottom, while the seat 3 of the limiter 2 is made from above in the form of an annular protrusion with channels 10 fixed in the housing 1. The non-return valve 8 is fixed relatively restrict. 2 with a shear pin 11, mounted between the housing 1 and the stopper 2 with the possibility of limited hermetic axial movement and made in the form of a glass with a larger outer diameter 12 from above. On a smaller diameter 13, the check valve 8 is provided with corresponding lateral channels 4 of the stop 2 radial holes 14 with partial mutual overlap. Unauthorized fluid flows are prevented by sealing rings 11, 11, 16, 17 and 18.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Клапан в сборе устанавливают в состав колонны труб обсадной колонны 19 при спуске в скважину (на Фиг. не показана). При спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны 19 только через боковые каналы 4 и радиальные отверстия 14, которые частично перекрыты между собой, 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 19 возможна прокачка промьшочной жидкости, которая, проходя через боковые каналы 4 и радиальные отверстия 14, так как осевой канал 6 ограничителя 2 перекрыт заглушкой 9, изливается из затрубья обсадной колонны 19, промьшает ствол скважины. По достижении требуемого интервала по обсадной колонне 19 производят закачку цементного раствора в затрубье обсадной колонны 19 с применением цементировочной пробки (на Фиг. не показана) через радиальные отверстия 14 и боковые каналы 4, которые совмещаются, после разрушения срезного штифта 11 под действием давления, передающегося через каналы 10 кольцевого выступа седла 3 на больший диаметр 13 обратного клапана 8, перемещающегося вниз.The valve assembly is installed in the casing string pipe 19 when it is lowered into the well (not shown in FIG.). During the descent, the liquid fills the inner space of the casing string 19 only through the lateral channels 4 and the radial holes 14, which are partially overlapped, so that no fluid is added, and the effect of “pistoning” (pulse outflow of fluid at the mouth during descent as a result of water hammer ) During descent, if necessary, pumping fluid is possible through the casing 19, which, passing through the side channels 4 and radial holes 14, since the axial channel 6 of the limiter 2 is blocked by a plug 9, flows from the annulus of the casing 19, rinses the wellbore. Upon reaching the required interval, casing is injected into the annulus of the casing 19 using a cement plug (not shown) through radial holes 14 and lateral channels 4, which are aligned after the shear pin 11 is destroyed by the pressure transmitted through the channels 10 of the annular protrusion of the seat 3 to a larger diameter 13 of the check valve 8, moving down.

При завершении закачки, цементировочная пробка опирается на втулку 5, в результате разрушаются срезные элементы 7 и втулка герметично перекрывает боковые каналы 4 - ловим «стоп (значительное повышение давление на устье). Затем давление внутри обсадной колонны 19 сбрасывается, под действием перепада давлений, так как цементный раствор имеет большую плотность, чем техническая вода, находящаяся над цементировочной пробкой, обратный клапан 8 перемещается вверх до взаимодействия с кольцевым выступом седла 3 ограничителя 2, дополнительно герметично перекрывая боковые каналы 4 своей нижней частью стакана с меньшим наружным диаметром 13. Двойное перекрытие боковых каналов 4 гарантирует от перетоков цементного раствора внутрь обсадной колонны 19.Upon completion of the injection, the cementing plug rests on the sleeve 5, as a result, the shear elements 7 are destroyed and the sleeve hermetically closes the side channels 4 - we catch “stop (a significant increase in pressure on the mouth). Then, the pressure inside the casing 19 is released, under the influence of a pressure differential, since the cement mortar has a higher density than the technical water located above the cement plug, the check valve 8 moves upward until it interacts with the annular protrusion of the seat 3 of the restrictor 2, additionally sealing the side channels 4 with its lower part of the glass with a smaller outer diameter 13. Double overlapping of the side channels 4 guarantees from overflow of cement into the casing 19.

Использование клапана подобной конструкции позволяет полностью исключить разгерметизацию либо несрабатьшание 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.The use of a valve of a similar design allows you to completely eliminate the depressurization or failure to work under the influence of external factors (for example: pumping a large volume of cement, the presence of highly viscous well products). The proposed casing valve is a lightweight, cheap, easy to manufacture and maintain, reliable design with few parts, which results in savings in material and financial costs.

Claims

Valve for casing strings, including a housing, a stop with a seat and side channels, a sleeve installed in the axial channel of the stop on shear elements above the side channels with the possibility of airtight shut-off, a check valve, characterized in that the stop is closed by a plug from the bottom, while the stop seat made on top in the form of an annular protrusion with channels fixed in the housing, and the check valve is fixed relative to the limiter with a shear pin, mounted between the housing and the limiter with the possibility of limited tight axial movement and is made in the form of a glass of a larger outer diameter from above, and on a smaller diameter the check valve is provided with corresponding lateral channels of the limiter with radial openings with partial mutual overlap.