RU36853U1 - Клапан для обсадной колонны - Google Patents

Description

Объект - устройство Клапан для обсадной колонны

Предложение относится к нефтедобывающей нромышленности 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 щток вьшолнен 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 вьшолнена из эластичного материала.

Педостатками 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 №1120093, МПК Е21В 34/10, опубл. БИ №39 23.10.84), содержащий корпус с центральными и периферийными осевыми каналами, подвижно установлепную 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.

МПК Е21В 34/10,34/08

под запорный орган, выполненный в виде поплавка и расположенный в нижней части подвижно установленной в центральном канале корпуса втулки с радиальными каналами и разрьгоной 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 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, невозможность использования в составе обсадной колонны без ее доработки и, как следствие, высокая себестоимость; во-вторых, невозможно работать с использованием цементировочных 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, больщое количество деталей, невозможность использования в составе обсадной колонны без ее доработки и, как следствие, высокая себестоимость; вовторых, низкая надежность перекрытия клапаном (шаром) принудительно не садящимся в седло клапана, если в продукции скважины присутствуют высоковязкие компоненты; втретьих, 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 в любом интервале обсадной колонны без ее доработки, и дешевой конструкции клапана для обсадной колонны для закачки цементного раствора за счет простоты в изготовлении и обслуживании, в результате снижения металлоемкости, количества деталей. Поставленная задача достигается описываемым клапаном для обсадной колонны, включающим ограничитель с седлом, осевым отверстием и боковыми каналами, размешенный снизу обратный клапан, полую втулку, установленную на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия. Новым является то, что ограничитель снабжен наружной цилиндрической поверхностью различного диаметра заглушенной сверху, при этом наружная поверхность меньшего диаметра расположена сверху с размещенной снаружи полой втулкой, которая снабжена сверху переточными каналами, а между ограничителем и полой втулкой установлен клапан, пропускающий сверху вниз, а наружная поверхность большего диаметра ограничителя ниже боковых каналов снабжена упором и эластичным кольцом, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, при этом седло выполнено в виде нижней плоскости ограничителя, а обратный клапан снабжен дроссельным каналом и вьшолнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к ограничителю и состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты, центратора, взаимодействующего с осевым отверстием, и цилиндрической пластины, а эластичная манжета расположена между седлом и цилиндрической пластиной. 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 обсадной колонны 1, включающий ограничитель 2 с седлом 3, осевым отверстием 4 и боковыми каналами 5, размещенный снизу обратный клапан 6, полую втулку 7, установленную на срезных элементах 8 над боковыми каналами 5 с возможностью их герметичного перекрытия. Ограничитель 2 снабжен наружной цилиндрической поверхностью 9 различного диаметра заглушенной сверху, при этом наружная цилиндрическая поверхность 9 меньшего диаметра 10 расположена сверху с размещенной снаружи полой втулкой 7, которая снабжена сверху переточными каналами 11. Между ограничителем 2 и полой втулкой 7 установлен клапан 12, пропускающий сверху вниз. Наружная цилиндрическая поверхность 9 большего диаметра 13 ограничителя 2 ниже боковых каналов 5 снабжена упором 14 и эластичным кольцом 15, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами 16 обсадной колонны 1 при их сборке. Седло 3 выполнено в виде нижней плоскости ограничителя 2. Обратный клапан 6 снабжен дроссельным отверстием 17 и выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления 18 к ограничителю 2 и состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты 19, центратора 20, взаимодействующего с осевым отверстием 4, и цилиндрической пластины 21. Эластичная манжета 19, играющая также роль подпружинивающего элемента обратного клапана 4, расположена между седлом 3 и цилиндрической пластиной 21. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращают уплотнением 22.

Устройство работает следующим образом:

Клапан в сборе устанавливают между трубами 16 обсадной колонны 1 при спуске в скважину (на Фиг. не показана). В результате свинчивания труб обсадной колонны 1 упор 14, двигаясь по наружной ци;шндрической поверхности 9 большего диаметра 13 ограничителя 2, поджимает эластичное кольцо 15, герметизируя пространство между трубами 16 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 дроссельное отверстие 17 и боковые каналы 5, благодаря чему, не требуется долив жидкости, и исключается эффект «поршневапия (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 5, 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 5 и осевое отверстие 4, отжимая обратный клапан 6 относительно крепления 18. При завершении закачки, цементировочная пробка воздействует на полую втулку 7, в результате разрушается срезной элемент 8, а полая втулка 7 сдвигается вниз по наружной цилиндрической поверхности 9 меньшего диаметра 10, герметично перекрывая боковые каналы 4, в результате ловим «стоп (значительное повышение давление на устье). Излишки жидкости под цементировочной пробкой при смещении полой втулки 7 выдавливаются через переточные каналы 11 и боковые каналы 5, а после их перекрытия через клапан 12.

Затем давление внутри обсадной колонны 1 сбрасывается, причем герметичность перекрытия боковых каналов 5 не зависит от состояния обратного клапана 6.

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.

Затем давление внутри обсадной колонны 1 сбрасывается, причем герметичность перекрытия боковых каналов 5 не зависит от состояния обратного клапана 6.

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 обсадной колонны, включающий ограничитель с седлом, осевым отверстием и боковыми каналами, размещенный снизу обратный клапан, полую втулку, установленную на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, отличающийся тем, что ограничитель снабжен наружной цилиндрической поверхностью различного диаметра, заглушенной сверху, при этом наружная поверхность меньшего диаметра расположена сверху с размещенной снаружи полой втулкой, которая снабжена сверху переточными каналами, а между ограничителем и полой втулкой установлен клапан, пропускающий сверху вниз, а наружная поверхность большего диаметра ограничителя ниже боковых каналов снабжена упором и эластичным кольцом, которые выполнены с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале между трубами обсадной колонны при их сборке, при этом седло выполнено в виде нижней плоскости ограничителя, а обратный клапан снабжен дроссельным каналом и выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к ограничителю и состоящим из жестко соединенных между собой эластичной манжеты, центратора, взаимодействующего с осевым отверстием, и цилиндрической пластины, а эластичная манжета расположена между седлом и цилиндрической пластиной.