RU37764U1 - Клапан для обсадной колонны - Google Patents

Description

)MIIlt,|lBii|p« «irj i 5 Y i

Объект - устройство

МПКЕ21В 34/10, 34/08

Клапан для обсадной колонны

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 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 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 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 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.

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 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 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 молдели 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.

Поставленная задача достигается описываемьм клапаном для обсадной колонны, включающим корпус, ограничитель с боковьми каналами, размещенный снизу обратный клапан с затвором и седлом с осевым отверстием, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия.

Новым является то, что ограничитель оборудован снизу заглушкой, взаимодействующей с втулкой в ее нижнем положении, при этом при этом полая втулка снабжена сверху переточными каналами, а между ограничителем и полой втулкой установлен клапан пропускающий сверху вниз, причем седло обратного клапана снабжено цилиндрической выборкой на нижней плоскости, а затвор дроссельным каналом и снабжен вьшолнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к седлу, состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты, центратора, взаимодействующего с осевым отверстием, и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная напротив внутренней нижней плоскости седла, при этом наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив цилиндрической выборки седла, а эластичная манжета расположена между нижней плоскостью седла 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 «промьпдленная применимость.

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

Клапан для обсадной колонны (на Фиг. не показана), включающий корпус 1, ограничитель 2 с боковыми каналами 3, размещенный снизу обратный клапан 4 с затвором 5 и седлом 6 с осевым отверстием 7, полую втулку 8, установленную в осевом канале 9 ограничителя 2 на срезных элементах 10 над боковыми каналами 3 с возможностью их герметичного перекрытия. Ограничитель 2 оборудован снизу заглушкой 11, взаимодействующей с втулкой 8 в ее нижнем положении, при этом при этом втулка 8 снабжена сверху переточными каналами 12, а между ограничителем и втулкой установлен клапан 13 про, .

пускающий сверху вниз. Седло 6 обратного кланана 4 снабжено цилиндрической выборкой на нижней плоскости 15, а затвор 5 снабжен дроссельным каналом 16 и выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления 17 к седлу 6, состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты 18, центратора 19, взаимодействующего с осевым отверстием 7, и цилиндрической пластины 20, на которой выполнена кольцевая проточка 21, установленная напротив внутренней нижней плоскости 22 седла 6. Наружная плоскость 23 цилиндрической пластины 20 размещена напротив цилиндрической выборки 14 седла 6. Эластичная манжета 18, играющая также роль подпружинивающего элемента затвора 5 обратного клапана 4, расположена между нижней плоскостью 15 седла 4 и цилиндрической пластиной 20. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращают уплотнения 24 и 25.

Устройство работает следующим образом:

Клапан в сборе устанавливают при помощи корпуса 1 в состав обсадной колонны (на Фиг. не показана) при спуске в скважину (на Фиг. не показана). Нри спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны только через дроссельное отверстие 16 и боковые каналы 3 (так как центратор 19 фиксирует, подпружиненный эластичной манжетой 18 относительно крепления 17, затвор 5 относительно осевого отверстия 7 и, в результате, кольцевая проточка 21 цилиндрической пластины 20 размещается напротив внутренней нижней плоскости 22 седла 6, а наружная плоскость 23 цилиндрической пластины 20 размещена напротив цилинрической выборки 14 седла 6, образуя лабиринтное уплотнение, пир этом эластичная манжета 18, расположенная между нижней плоскостью 15 седла 6 и цилиндрической пластиной 20, за счет своих пластичных свойств заполняет все неровности и полностью исключает перетоки жидкости), 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 возможна прокачка промывочной жидкости, которая, проходя через боковые каналы 3 и обратный клапан 4, отжимая затвор 5 относительно крепления 17, изливается из затрубья обсадной колонны, промывает ствол скважины. По достижении требуемого интервала по обсадной колонне производят закачку цементного раствора в затрубье обсадной колонны с применением цементировочной пробки (на Фиг. не показана) через боковые каналы 3 и проходное отверстие 7 седла 6, отжимая затвор 5 обратного клапана 4 относительно крепления 17. При завершении закачки, цементировочная пробка воздействует на втулку 8, в результате разрушается срезной элемент 10, а полая втулка 8 сдвигается вниз по осевому каналу 9 до заглушки 11, герметично перекрывая боковые каналы 3, в результате ловим «стоп (значительное повышение давление на устье). При смещении полой втулки 8 жидкость, расположенная под цементировочной пробкой, сначала проходит через переточные каналы 12 и боковые 3 каналы, а после перекрытия боковых каналов 3 полой заглушкой 8 - через клапан 13.

Затем давление внутри обсадной колонны 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 обсадной колонны, включающий корпус, ограничитель с седлом и боковыми каналами, размещенный снизу обратный клапан с затвором и седлом с осевым отверстием, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, отличающийся тем, что ограничитель оборудован снизу заглушкой, взаимодействующей с втулкой в ее нижнем положении, при этом полая втулка снабжена сверху переточными каналами, а между ограничителем и полой втулкой установлен клапан, пропускающий сверху вниз, причем седло обратного клапана снабжено цилиндрической выборкой на нижней плоскости, а затвор снабжен дроссельным каналом и выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к седлу, состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты, центратора, взаимодействующего с осевым отверстием, и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная напротив внутренней нижней плоскости седла, при этом наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив цилиндрической выборки седла, а эластичная манжета расположена между нижней плоскостью седла и цилиндрической пластиной.