SU1139828A1 - Циркул ционный клапан - Google Patents

Abstract

1. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ЮШПАН, управл емьй спускаемым в скважину захватом, состо щий из корпуса с уп- лотнительными кольцами, внутри которого расположен золотник, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности его работы и долговечности путем предотвращени  контакта уплотнительных колец и уплотн емых поверхностей с потоком флюида, он снабжен размещенными между корпусом и золотником промежуточной и защитной втулками, именл ими уплотнительные кольца, последн   из которых оканчиваетс  цангой, зажимные кулачки которой имеют внешний и внутренний конусные буртики, причем зажимные кулачки цанги в закрытом положении клапана взаимодействуют с расточкой, выполненной в корпусе, и наружной поверхностью золотника, a в открытом положении клапана - с проточкой и упорным буртиком , вьшолненными в золотнике, и с внутренней поверхностью корпуса. 2.Клапан по п. 1, отлич.акгщ и и с   тем, что на внутренней поверхности корпуса ниже расточки вьтолнена канавка дл  размещени  в ней в открытом положении клапана, подпружиненного в сторону корпуса внешнего конусного буртика цанги, a диаметр внутреннего конусного буртика цанги меньше диаметра наружноТо диаметра втулки. 3.Клапан по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что внутри корпуса выше расточки вьтолнена выточка и установлена аксиально подвижна  дополнительна  защитна  СО :втулка, имеюща  уступ дл  взаимою действи  с захватом и фиксатор, усэо .тановленный с возможностью взаимо- ; .действи  с выточкой в корпусе ввт крытом положении клапана.

Description

Изобретение относитс  к нефтега- зодобывающей промышленности, в частности к циркул ционным клапанам дл  регу:7ировани  расхода потока флюида из скважины.

Известен циркул ционный клапан дли регулировани  расхода флюида из скважины, вьтолненный из расположенной в трубе запорной втулки, имещей проходные отверсти  и перемещающейс  возвратно-поступательно в этой трубе Cl

Недостатком этого клапана  вл етс  то, что посадочные уплотнительные поверхности втулки и трубы вьтолнены незаи1ир енными от воздействи  флюида и имекщегос  в нем песка Это особенно сказываетс  в газовых скважинах, где пескосодержание достаточно высоко и скорость движени  газа имеет большие значени .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  циркул ционный клапан, управл емый спускаемым в скважину захватом, состо щий из корпуса с уплотнительными кольцами, внутри которого расположен золотник 2.

Недостатком известного клапана  вл етс  сравнительно мала  долговечность и надежность его работы из-за посто нного контакта уплотнительных колец и уплотн емьос поверхностей с потоком флюида, особенно в услови х повьппенного пескосодержани  и агрессивности рабочих сред.

Цель изобретени  - повьпаение надежности его работы и долговечное ти путем предотвращени  контакта уплотнительных колец и уплотн емых поверхностей с потоком флюида.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что циркул ционный клапан, управл емьй спускаемым в скважину захватом, состо гций из корпуса с уплотнительными кольцами, внутри которого расположен золотник, снабжен размещенными между корпусом и золотником промежуточной и защитной втулками, имеклчими уплотнительные кольца, последн   из которых оканчиваетс  цангой, зажимные кулачки которой имеют внешний и внутренний конусные буртики, причем зажимные кулачки цанги в закрытом положении клапана взаимодействуют с расточкой выполненной в корпусе, и нарзокной поверхностью золотника, а в открытом положении клапана - с проточкой

и упорным буртиком, выполненными в золотнике, и с внутренней поверхностью корпуса.

. Кроме того, на внутренней поверхмости корпуса ниже расточки -выполнена канавка дл  размещени  в ней в открытом положении клапана подпружиненного в сторону корпуса внешнего конусного буртика цанги, а диаметр внутреннего конусного буртика цанги меньше диаметра диаметра втулки.

Кроме того, внутри корпуса выше расточки выполнена выточка и устанолена аксиально подвижна  дополнительна  защитна  втулка, имеюща  уступ дл  взаимодействи  с захватом и фиксатор, установленный с возможг ностью взаимодействи  с выточкой в корпусе в открытом положении клапана .

На фиг. 1 изображен циркул ционный клапан в закрытом положении; на фиг. 2 - то же, в открытом положении; на фиг. 3 - с дополнительной защитной втулкой, в закрьггом положении; на фиг. 4 - то же, в открытом положении; на фиг, 5 - узел I на фиг. 4 с канавкой на внутренней поверхности корпуса.

Циркул ционный клапан состоит из соединенных корпусом 1 хвостовиков 2 и 3. В корпусе 1 выполнены радиальные проходные отверсти  4 и размещен с возможностью аксиального перемещени  золотник 5, зазор между которым и корпусом герметизирован в области контакта с верхним хвостовиком 2 уплотнительными кольцами 6 и 7, а в области контакта с крр.пусом 1 - промежуточной втулкой 8 и расположенными в ней уплотнительны .м  кольцами 9 и 10. Золотник 5 управл етс  спускаемым сверку захватом (не показан), вьшолненным любой известной конструкции и взаимодействующим с размещенными в золотнике 5 базовыми расточками 11 (дл  подъема втулки вверх) и 12 (дл  опускани  ее вниз), предназначенными дл  введени  в них соответствующих деталей захвата.

Между корпусом 1 и золотником 5 размещена защитна  втулка 13, герметизированна  относительно них при помощи уплотнительных колец 14 и 15 и оканчивающа с  цангой 16. Цднга 16 имеет внешний 17 и внутреиНИИ 18 конусные буртики, выполненны с заходами 19 и 50 (фиг 5) соответ ственно. Внешний конусньй буртик 17 взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса 1 и с выполненно на этой внутренней поверхности расто кой 21, Внутренний буртик 18 взаимо действует с наружной поверхностью 1золотника 5 и с выполненными на ней проточкой 22 и упорным буртиком 23. Возможны варианты вьтолнени  цир кул ционного клапана. В частности, дл  повьшени  надежности фиксации золотника 5 вместе с защитной втулкой 13 и цангой 16 в нижнем положеНИИ путем предотвращени  ее непроизвольного подъема потоком флюида на внутренней поверхности корпуса 1 ниже расточки 21 может быть вы полнена (фиг. 5) канавка 24, взаимо действующа  с внешним конусным буртиком 17 цанги 16. В этом случае зажимные кулачки цанги нужно вьтолнить радиально подпружинённьши в сторону корпуса 1. Подпружиненность может быть обеспечена как за счет собственных сил упругости цанги, так и за «чет установки специального разжимного элемента известного типа (не показан). При этом необхо-димо , чтобы внутренний диаметр конуского буртика 18 цанги 16 в разжатом Состо нии был меньше диаметра наружной поверхности золотника 5 JB месте ее контакта с буртиком 18. В варианте исполнени  предлагаемого устройства предусмотрена установка внутри корпуса герметизирован ной и аксиально подвижной относительно него дополнительной защитной втулки 5. Герметизаци  этой втулки относительно хвостовика 2 корпуса осуществлена при помощи уплотнитель ного кольца 7.6 (фиг. 3 и 4) . Втулка 25 снабжена уступом 27 (дл  взаимодействи  с захватом) и фиксатором 28 положени  втулки, вьтолненным в виде упорного разрезного кольца взаимодействующего с размещенной в корпусе выточкой 29, t. Золотник 5 имеет верхний торец 30, а защитна  втулка - верхний торец 3t и нижнюю расточку 32. Хвосто вик 2, имеющий внутреннюю поверхность 33, и защитна  втулка 13 образуют кольцевое пространство 34, а дополнительна  защитна  втулка имее нижний торец 35. Циркул ционный клапан работает следующим образом. Спуск клапана в скважину осуществл ют преимущественно в закрытом положении. Дл  его открыти  в скважину спускают, захват, который привод т во взаимодействие с расточкой 12 (фиг, 1 и 2) золотника 5. Воздействием сверху золотник 5 продвигают вниз. Это движение вниз происходит сравнительно свободно до тех пор, пока конусный упорный буртик 23 золотника 5 не дойдет до верхнего торца внутреннего конусного буртика 18 цанги 16 и внешний конусньй буртик 17 золотник 5 не упретс  в нижнюю коническую поверхность расточки 21, при этом проточка 22 подходит на уровень расположени  буртика 18. Дальнейшее продвижение золотника 5 вниз потребует большего усили  дл  преодолени  сопротивлени  упругости цанги 16. После приложени  такого усили  коническа  поверхность расточки 21, воздейству  на внешний буртик 17 цанги 16, заставл ет цангу сжатьс  в радиальном направлении, в результате чего внутренний конусньй буртик 18 входит в проточку 22, а внешний буртик 17 может войти во взаимодействие с внутренней поверхностью корпуса. Благодар  этому золотник 5 имеет возможность продвигатьс  дальше вниз до тех пор, пока нижн   поверхность цанги 16 не упретс  в верхнюю поверхность промежуточной втулт и 8 и золотник 5 ос- тановитс , обеспечив при этом расположение верхнего торца 30 ниже проходного отверсти  4, т.е. открытое положение циркул ционного клапана о Следует отметить, что золотник 5 в начале своего продвижени  вниз двигаетс  один без защитной втулки 13, а после отжати  внешнего буртика 17 из расточки 2i он движетс  вместе с зарщтной втулкой 13 и св занной с ней цангой 16, в результате чего к моменту, когда золотник 5 займет нижнее возможное положение, верхний торец 31 защитной втулки 13 тоже будет находитьс  на одном уровне с торцом 30 золотника 5 (фиг. 2)« После этого захват извлекают из скважины. В другом варианте исполнени  клапана (фиг. 5) канавка 24 служит 5. 1 дл  фиксации положени  цанги и защитной втулки 13 в нижнем положении Благодар  радиальной подпружиненности цанги 16 в сторону корпуса t, внешний конусный буртик 17 цанги при попадании его в канавку 24 расходитс , и теперь, чтобы подн ть цангу вверх, нужно приложить определенное усилие, что предотвращает случайное движение цанги t6, зас тной втулки 13 и золотгшка 5 вверх, под действием потока фпх нда. При необходимости закрыть циркул ционный клапан с поверхности опускают захват, который привод т во взаимодействие с расточкой 11 золотника 5 и, преодолева  удерживак цее усилие верхнего конуса канавки 2Д, приподнимают золотник 5. Конусный буртик 18 утагшиваетс  в проточку 22, и золотник 5 вместе с цангой 16 и заощтной втулкой 13 начинает двигатьс  вверх, перекрыва  проходные отверсти  4, Это движение вверх .сравнительно свободно происхо дит до тех пор, пока верхний торец защитной втулки 13 не упретс  в ниж ний торец хвостовика 2, К этому времени внешний конусн1 буртик 17 цанги 16 из контакта с внутренней поверхностью корпуса 1 и входит в расточку 21, зажимные ку лачки цанги расправл ютс  и внутренний конусный буртик 18 выходит и проточки 22, в результате чего зоДотник 5 двигаетс  дальше вверх. Это движение будет происходить до тех пор, пока упорный буртик 23 золотника 5 не упретс  в нижнюю рас точку 32 защитной втулки 13. К этону времени верхн   часть золотника 5 вступает во взаимодействие с внут ренней поверхностью 33 хвостовика 2. и перекрывает ее, предотвратив ее контакт с потоком флюида, идущим из нижележащих пропластков. Г . В результате этого, при открытии проходных отверстий 4 верхн   упло нительна  поверхность золотника 5 и расположенные на ней уплотнительные кольца 6 не подвергаютс  воздействию потока флюида и имеющихс  в нем пескообразных абразивных вклю чений,что приводит к повышению герметичности и св занной с нею надежности , а также к существенному прод лению срока службы, во-вторых, при движении флюида из нижних пластов и 8 пропластков внутренн   поверхность хвостовика 2,  вл юща с  уплотнительной поверхностью, оказываетс  прикрытой от воздействи  флюида, В то же врем  при открытом положении /цфкул ционного клапана поток флк ща через него идет по проходным отверсти м 4 и кольцевому пространству 34 между НИЖНИ14 торцом хвостовика 2 и верхним торцом защитной втулки 13. При этом уплотнительна  поверхность золотника 5 также оказываетс  прикрытой от воздействи  потока запщтной втулкой 13, в результате чего и в открытом положё- , НИИ циркуллционно го клапана уплотнигельна  поверхность и расположенные на ней уплотнительные кольца, 6 оказываютс  защищенньв4и от воздействи  потока флюида и имек цегос  в нем песка. Однако 8 данном варианте исполнени  в момент, когда в открытом положении циркул ционного клапана внутренн   поверхность 33 хвостовика 2 остаетс  неприкрытой от воздействи  потока флнтда после определенного срока работы клапана в открытом положении при наличии абразивных частиц в потоке она может оказатьс  несколько изношенной и при закрытии клапана контакт поверхности 33 с золотником 5 не обеспечит достаточной герметичности. Дп  того, чтобы устранить это и предотвратить контакт с потоком флкщца всех уплотн емых поверхностей на всех работы, предназначен еще один вариант циркул ционного клапана, предусматривающий установку дополнительной защитной втулки 25 (фиг. 3 и 4). Работа этого варианта клапана происходит так же, как и основного. Однако имеютс  отличи , св занные с перемещением дополнительной защитной втулки 25. Дл  открыти  клапана (фиг. 3) спускают захват, который привод т во взаимодействие с базовым уступом 27 дополнительной защитной втулки 25, и продвигают дополнительную защитную втулку 25 вниз. При этом вместе С ней двигаетс  и золотник 5. Движение вниз сравнительно беспреп тственно происходит до тех пор, пока упорное разрезное кольцо 28 не дойдет до выточки 29 и не зафиксируетс  в ней. К этому моменту верхний

торец золотника 5 достигает уровн  верхнего торца защитной втулки 13, упорный буртик 23 доходит до верхнего торца внутреннего конусного б5фтика 18 цанги 16, проточка 22 располагаетс  напротив внутреннего конусного буртика 18. После этого захват привод т во взаигюдействие с расточкой 12 золотиика 5, который продвигают вниз. Это продвижение происхо; щт диалогично продвижению по первому варианту. В результате продвижени  ёниз до упора циркул ционный клапан открываетс , при этом makm торец 35 допо шитепьной защитной втулки 25 оказываетс  на од см урбвне с НИЖН1Ш торцом хвостовика 2, а ве{ с ий торец 30 золотника 5 совмещаетс  по уровшо с верхним торцом 31 защитной втулки 13, Улапа  открываетс , и ф юэд по. отверсти м 4 и каналу 34 проходит клапана . При этом при движении флквзда в в отрывом состо нии уплотнительна  внутренн   поверхность 33 хвостовика 2 оказываетс  защищенной от его воздействи . При необходимости закрыть циркул ционный клапан захват

привод т во взаимодействие с верхней расточкой 11 золотника 5, и последний продвигают вверх. Его продвижение на первой стадии происхо pytf аналогично основному варианту устройства. После того, как при продвижении вверх верхний торец 30 золотника 5 достигнет нижнего торца дополнительной защитт втулки 25f продвижение их продолжают. При этом благодар  конйч.ескому скосу наружной поверхностк разрезного кольца 28 оно сжимаетс  и не преп т ствует продвиженш) дополнительной защитной втулки 25, которое продолжаетс  до тех пор, пока дополнительна  защитна  втулка 25 не прейдет в крайнее верхнее положение. В этот :момент цйркул ционный клапан полностью закрываетс .

Таким образом, предлагаемое изобретение и его варианты позвол ют (ПОВЫСИТЬ надежность и долговечность циркул 1ц«ой1 Ьго клапана за счет предотвращени  контакта всех уплотI н емьк поверхностей и уплотнительных колец с потоком флюида на всех режимах работы клапана. Фиг.1 Физ, 2 Фи9.Ъ

Фиг. 5

Claims (3)

1. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН, управляемый спускаемым в скважину захватом, состоящий из корпуса с уплотнительными кольцами, внутри которого расположен золотник, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы и долговечности путем предотвращения контакта уплотнительных колец и уплотняемых поверхностей с потоком флюида, он снабжен размещенными между корпусом и золотником промежуточной и защитной втулками, имеющими уплотнительные кольца, последняя из которых оканчивается цангой, зажимные кулачки которой имеют внеш ний и внутренний конусные буртики, причем зажимные кулачки цанги в закрытом положении клапана взаимодействуют с расточкой, выполненной в корпусе, и наружной поверхностью золотника, а в открытом положении клапана - с проточкой и упорным буртиком, выполненными в золотнике, и с внутренней поверхностью корпуса.

2. Клапан поп. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса ниже расточки выполнена канавка для размещения в ней в открытом положении клапана, подпружиненного в сторону корпуса внешнего конусного буртика цанги, а диаметр внутреннего конусного буртика цанги меньше диаметра наружно'го диаметра втулки.

3. Клапан по пп. 1 й 2, отличающийся тем, что внутри корпуса выше расточки выполнена вы- ¹ точка и установлена аксиально подвижная дополнительная защитная втулка, имеющая уступ для взаимодействия с захватом и фиксатор, установленный с возможностью взаимодействия с выточкой в корпусе в вТкрытом положении клапана.

а» а» 1139828 >

139828 2