RU38193U1

RU38193U1 - CASE VALVE

Info

Publication number: RU38193U1
Application number: RU2003131465/20U
Authority: RU
Inventors: П.Д. Сеночкин; М.М. Закиев; И.А. Страхова; Э.Р. Зиятдинова; Л.Р. Оснос
Original assignee: ЗАО "РИТЭК-Внедрение"
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2004-05-27

Description

i Объект - устройство Клапан для обсадной колонныi Object - device Casing Valve

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности в частности к цементированию обсадных колонн.The proposal relates to the oil industry, in particular to cementing casing strings.

Известен «Клапан для обсадной колонны (см. а.с. SU №1812304, МПК Е21В 34/10, 34/14, опубл. БИ JVbl6 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.The well-known “Valve for casing string (see AS SU No. 1812304, IPC ЕВВ 34/10, 34/14, publ. BI JVbl6 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 saddle of the axial channel along its inner surface, the spring-loaded stem is made with a through hole for the shear retainer, and the valve the saddle in the upper part is made with holes a hole perpendicular to the Central axis of the saddle, and coaxial through the hole of the spring-loaded flap, 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.

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.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.

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 коаксиаиьно 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 последпяя имеет дополнительные радиальные каналы, совмещаемые с периферийными каналами корпуса при ее верхнем положении.Also known is a “Valve for a casing string (see patent SU No. 1120093, IPC ЕВВ 34/10, publ. BI No. 39 23.10.84), comprising a housing with central and peripheral axial channels, movably mounted with the possibility of axial movement in the central channel of the housing a sleeve with a 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 on shear elements in the central channel of the housing above its peripheral channels, and the locking element is made in the form and the float is rigidly connected to the lower portion of the movable sleeve, wherein posledpyaya has additional radial channels mating with peripheral channels at its upper housing position.

, 1 3 1 t, 6 5, 1 3 1 t, 6 5

МПКЕ21В34/10, 34/08 MPKE21V34 / 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.under the locking element, made in the form of a float and located in the lower part of the sleeve movably mounted in the central channel of the sleeve body with radial channels and a bursting disc under them, while it is equipped with an additional locking element with its drive unit in the operating position, the peripheral channel is made 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 interaction with the 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 но 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 щар, расположенный между упором и ограничителем, при этом в процессе цементирования цри вскрытом продуктивном горизонте, он снабжен дополнительной втулкой, установленной в осевом канале ограничителя на срезных с возможностью перекрытия боковых промывочных каналов.The closest but 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 stop with a saddle and side flushing channels, a sleeve installed in the axial channel of the limiter above the flushing channels on shear elements, an emphasis and a locking ball located between the stop and the limiter, while in the process of cementing, when the productive horizon is opened, it is equipped with an additional sleeve installed axial channel limiter shear to overlap the side flushing channel.

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 (щаром) 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 щар 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.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, low reliability of shutoff 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 overlaps poorly, since the lower sleeve with a saddle under 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 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.The technical task of the proposed useful mold 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 pumping cement mortar due to the simplicity of manufacture and maintenance, resulting in a reduction in metal consumption , the number of parts.

Поставленная задача достигается описываемым клапаном для обсадной колонны, включающим корпус, ограничитель с осевым и боковыми каналами, втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах сверху с возможностью герметичного перекрытия боковых каналов.The task is achieved by the described valve for the casing string, comprising a housing, a limiter with axial and side channels, a sleeve installed in the axial channel of the limiter on the shear elements from above with the possibility of tight closing of the side channels.

Новым является то, что ограничитель установлен в корпус с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом втулка снабжена соответствующими боковым каналам ограничителя радиальными отверстиями с частичным взаимным перекрытием и оснащена снизу заглушкой, а сверху - кольцевым выступом с каналами, причем кольцевой выступ зафиксирован в корпусе.What is new is that the limiter is installed in the housing with the possibility of limited axial movement, while the sleeve is equipped with corresponding lateral channels of the limiter with radial openings with partial mutual overlap and is equipped with a plug from below and an annular protrusion with channels from above, and the annular protrusion is fixed in the housing.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого рещения критериям «новизна и «промышленная применимость.An analysis of known similar solutions allows us to conclude that they lack features similar to the distinctive features in the claimed 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 для обсадной колонны состоит из корпуса 1 (см. Фиг.), ограничителя 2 с осевым 3 и боковыми каналами 4, втулку 5, установленную в осевом канале 3 ограничителя 2 на срезных элементах 6 сверху с возможностью герметичного перекрытия боковых каналов 4. Ограничитель 2 установлен в корпус 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения. Втулка 5 снабжена соответствующими боковым каналам 4 ограничителя 2 радиальными отверстиями 7 с частичным взаимным перекрытием и оснащена снизу заглушкой 8, а сверху - кольцевым выступом 9 с каналами 10. Кольцевой выступ 9 зафиксирован в корпусе 1. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительными кольцами 11, 12, 13 и 14.The casing valve consists of a housing 1 (see Fig.), A restrictor 2 with an axial 3 and side channels 4, a sleeve 5 mounted in the axial channel 3 of the restrictor 2 on the shear elements 6 from above with the possibility of tight overlapping of the side channels 4. The limiter 2 installed in the housing 1 with the possibility of limited axial movement. The sleeve 5 is provided with corresponding lateral channels 4 of the stop 2 radial holes 7 with partial mutual overlap and is equipped with a plug 8 from the bottom and an annular protrusion 9 with channels 10 from the top. The annular protrusion 9 is fixed in the housing 1. Unauthorized fluid flows are prevented by the sealing rings 11, 12, 13 and 14.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Клапан в сборе устанавливают в состав колонны труб обсадной колонны 15 при спуске в скважину (на Фиг. не показана). Затем клапан в составе обсадной колонны 15 спускают в скважину. При спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны 15 только через боковые каналы 4 и радиальные отверстия 7, которые частично перекрыты между собой, благодаря чему, не требуется долив жидкости, и исключаетсяThe valve assembly is installed in the casing string 15 during descent into the well (not shown in FIG.). Then the valve in the casing 15 is lowered into the well. During the descent, the liquid fills the inner space of the casing 15 only through the lateral channels 4 and radial holes 7, which are partially overlapped, so that it is not necessary to add liquid, and is eliminated

эффект «поршневания (импульсный излив жидкости на устье во время спуска в результате гидроудара). Во время спуска при необходимости через обсадную колонну 15 возможна прокачка промывочной жидкости, которая, проходя через боковые каналы 4 и радиальные отверстия 7, так как осевой канал втулки 5 перекрыт заглушкой 8, изливается из затрубья обсадной колонны 15, промывает ствол скважины. По достижении требуемого интервала по обсадной колонне 15 производят закачку цементного раствора в затрубье обсадной колонны 15 с применением цементировочной пробки (на Фиг. не показана) через радиальные отверстия 7 и боковые каналы 4, которые совмещаются, после разрушения срезного элемента 6 под действием давления, передающегося через каналы 10 кольцевого выступа 9 на ограничитель 2, перемещающегося вниз.effect of “pistoning” (pulsed outflow of fluid at the mouth during descent as a result of water hammer). During descent, if necessary, flushing fluid can be pumped through the casing 15, which, passing through the side channels 4 and radial openings 7, since the axial channel of the sleeve 5 is blocked by a plug 8, is poured out of the annulus of the casing 15 and flushes the wellbore. Upon reaching the required interval through the casing 15, cement is injected into the annulus of the casing 15 using a cement plug (not shown in Fig.) Through radial holes 7 and side channels 4, which are aligned after the shear element 6 is destroyed by the pressure transmitted through the channels 10 of the annular protrusion 9 to the limiter 2, moving down.

При завершении закачки, цементировочная пробка опирается на втулку 5, в результате ловим «стоп (значительное повышение давление на устье). Затем давление внутри обсадной колонны 15 сбрасывается, под действием перепада давлений, так как цементный раствор имеет большую плотность, чем техническая вода, находящаяся над цементировочной пробкой, ограничитель 2 перемещается вверх до взаимодействия с кольцевым выступом 9 втулки 5, надежно и герметично перекрывая боковые каналы 4At the end of the injection, the cement plug rests on the sleeve 5, as a result we catch “stop (a significant increase in pressure on the mouth). Then, the pressure inside the casing 15 is released, under the influence of a differential pressure, since the cement mortar has a higher density than the technical water located above the cement plug, the restrictor 2 moves upward to interact with the annular protrusion 9 of the sleeve 5, reliably and hermetically blocking the side channels 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.The use of a valve of a similar design allows 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 string, comprising a housing, a limiter with axial and side channels, a sleeve installed in the axial channel of the limiter on shear elements from above with the possibility of tight overlapping of the lateral channels, characterized in that the limiter is installed in the housing with the possibility of limited axial movement, while the sleeve equipped with corresponding lateral channels of the limiter with radial openings with partial mutual overlap and equipped with a plug from below and a ring ledge with channels from above, The ring protrusion is fixed in the housing.