Клапан циркуляційний технологічний
Власники патенту UA 2483196:
Винахід відноситься до нафтової та газової промисловості і може бути застосовано для сполучення затрубного простору з порожниною підйомних труб при глушенні та освоєнні свердловин. Клапан складається з корпусу з наскрізним осьовим каналом, верхнім патрубком і нижньою різьбою. Корпус забезпечений внутрішньою кільцевою проточкою і сідлами з кільцями ущільнювачів, встановленими жорстко в його радіальних отворах. Затвор виконаний у вигляді двох тарілчастих клапанів, кожен з яких забезпечений напрямним, що входить рухомо в осьовий канал сідла. Причому в кільцевій проточці вільно встановлена кільцева пружина з різьбовими отворами. Тарілчасті клапани забезпечені різьбленням у відповідь і жорстко пов'язані з кільцевою пружиною. Технічний результат полягає у можливості освоєння свердловин шляхом створення гідродинамічного зв'язку міжтрубного простору з осьовим каналом ліфтової колони труб через циркуляційний клапан. 3 іл.
Винахід відноситься до нафтової та газової промисловості та призначається для повідомлення затрубного простору з порожниною підйомних труб при глушенні та освоєнні свердловин.
Відомий циркуляційний клапан (див. I а.с. №443161, Е21В 33/14), що включає корпус з радіальними каналами, сідло, пружну диференціальну втулку з буртами на зовнішній поверхні, ущільнювачем, стопорні елементи, який дозволяє створити циркуляцію між затрубним ліфтовою колоною труб.
До недоліків клапана слід віднести малу надійність у роботі, не забезпечення циркуляції рідини при заданих перепадах тиску.
Відомий циркуляційний клапан (див. II а.с. №968336), що включає корпус з радіальним отвором, гайку і мембрану, встановленими в радіальному отворікорпуси між двома кільцями, що мають різний внутрішній діаметр.
Клапан встановлюється у складі ліфтової колони труб і опускається у свердловину на задану глибину. Клапан можна відкрити як зсередини, так і зовні шляхом створення надлишкового тиску та розриву мембрани. Величина тиску, необхідного для розриву мембрани з боку затрубного простору набагато менше, ніж величина тиску, створюваного в трубному просторі. Регулювання клапана тиск спрацьовування здійснюється шляхом зміни внутрішнього діаметра кілець.
Однак у ряді випадків після розриву мембрани, наприклад, у разі промивання піщаної пробки в ліфтовій колоні труб, необхідно продовження експлуатації свердловини, але здійснити це неможливо через необхідність підйому труб на поверхню для заміни мембрани.
Необхідно також враховувати умови експлуатації свердловини, наприклад, при штанговому насосному видобутку гідростатичний тиск у ліфтовій колоні труб може значно перевершувати аналогічний тиск у міжтрубному просторі, що у свою чергу може призвести до передчасного спрацьовування пристрою.
Стрижні встановлені в затворі з можливістю взаємодії з виступом валу та втулкою, в крайньому правому положенні затвора та розміщення у фіксуючій канавці корпусу в крайньому лівому положенні.
Недоліком цього пристрою є невеликий прохідний переріз для пропускання рідини для промивання, що знижує ефективність проведення робіт, пов'язаних з промиванням піщаної пробки, де необхідно мати високу швидкість потоку.
Наявність вузла фіксації затвора клапана у відкритому положенні сама конструкція, тобто. габаритні розміри не дозволяють розробити працездатну конструкцію для свердловини малого діаметра, з обсадними колонами Ду=168146 мм.
Зусилля пружин, що застосовуються, через небагато розмірів, і досить великого ходу, недостатньо для підтримки працездатності клапана як при його відкритті, так і при закритті.
Необхідність подачі надлишкового тиску в міжтрубний простір тільки для відкриття затвора і проведення технологічної операції з подачі робочої рідини по ліфтовій колоні труб в міжтрубний простір знижує ефективність роботи.
Проблематичним є і спрацьовування клапана на закриття, за наявності надлишкового тиску в ліфтовій колоні труб, оскільки переміщення втулки до контакту з фіксуючим виступом має на увазі наявність перепаду тиску на ній, але з влаштування конструкції виникнення такого перепаду не спостерігається. немає гідравлічного зв'язку порожнини під втулкою із затрубним простором.
Технічний результат полягає у можливості освоєння свердловин, шляхом створення гідродинамічного зв'язку міжтрубного простору з осьовим каналом ліфтової колони труб через циркуляційний клапан.
Освоєння глибоких свердловин можливе при оснащенні ліфтової колони труб декількома ідентичними пристроями, що рознесені на глибині свердловини, з можливістю їх послідовного відкриття-закриття та утворенням гідродинамічного зв'язку. Це досягається шляхом підбору перерізу кільцевої пружини, виходячи з розрахункового перепаду тиску, при якому відкривається тарілчастий клапан.
Технічний результат досягається з використанням запропонованого рішення, що містить корпус з осьовим каналом і кільцевою проточкою в середній частині, в якому розташована кільцева пружина. Корпус забезпечений двома радіальними отворами і сідлами з осьовим каналом, забезпеченими кільцями ущільнювачів, затвор виконаний у вигляді двох тарілчастих клапанів, забезпеченихкожен напрямним, що входять в осьовий канал сідла, і різьбовим кінцем, яким кожен з тарілчастих клапанів пов'язаний з різьбленням у відповідь, виконаної в тілі кільцевої пружини, встановленої вільно в кільцевій проточці корпусу.
Аналіз винахідницького рівня показав, що сукупність конструктивних елементів у відмінній частині формули винаходу, що дає вищевказаний технічний результат, не виявлено наявних джерел науково-технічної та патентної літератури. У сукупності з відомими ознаками пропонований винахід дозволяє вирішити поставлене завдання.
Це дає підставу вважати, що винахід має винахідницький рівень.
Винахід промислово застосовується, оскільки експериментальний зразок пристрою пройшов всебічні стендові випробування з позитивними результатами.
Конструкція пристрою пояснюється кресленнями:
- на фіг.1 - конструкція циркуляційного клапана в розрізі у вихідному положенні;
- на фіг.2 - конструкція циркуляційного клапана в момент утворення гідродинамічного зв'язку між міжтрубним простором та внутрішньою порожниною пристрою, при встановленні його у складі ліфтової колони труб;
- на фіг.3 - взаємне положення деталей пристрою при поперечному розрізі по осі розташування запірних клапанів.
Клапан циркуляційний складається з корпусу 1, з верхнім патрубком 2 і нижньою 3 приєднувальним різьбленням, для монтажу у складі ліфтової колони труб.
В осьовому каналі корпусу 4 1 виконана кільцева проточка 5 і два радіальних отвори, в яких встановлені сідла 6, з осьовими каналами 7 і кільцями ущільнювачами 8 в канавках. У кільцевій проточці корпусу 5 1 вільно встановлена кільцева пружина 9, з різьбовими отворами 10, в яких встановлені затвори ввигляді тарілчастих клапанів 11, що підтискаються до посадкової поверхні сідел 6, за рахунок пружних властивостей кільцевої пружини 9.
Тарілчасті клапана 11 забезпечені напрямною хрестовиною 12, якою вони входять в осьові канали 7 сідел 6.
Робота клапана циркуляційного технологічного
Клапан входить до складу ліфтової колони труб, за рахунок з'єднання з трубами верхнім патрубком 2 і 3 нижньою приєднувальним різьбленням, і опускається на задану глибину.
При подачі надлишкового тиску міжтрубний простір свердловини, останнє впливає на площу поперечного перерізу тарілчастих клапанів 11, встановлених в сідлах 6 корпусу 1, розташованих навпроти один одного.
При розрахунковому осьовому зусиллі тарілчасті клапани 11 відкриваються від сідел 6, з пружним стиском до осі корпусу 1 кільцевою пружиною 9.
Рідина з міжтрубного простору через зазор, що утворився між сідлом 6 і тарілчастим клапаном 11 надходить в осьовий канал 4 корпусу 1 і далі по ліфтовій колоні труб подається на поверхню. Після скидання тиску, за рахунок пружності кільцевої пружини 9, тарілчасті клапана 11 підтискаються до посадкових поверхонь сідел 6 з кільцями ущільнювачів 8 і ізолюють осьовий канал 4 корпусу 1 від міжтрубного простору.
При наявності надлишкового тиску в ліфтовій колоні труб і осьовому каналі 4 корпусу 1, тарілчасті клапани 11 додатково підтискаються до посадкової поверхні сідел 6.
Перепад тиску, при якому здійснюється відкриття тарілчастих клапанів 11, можна регулювати за рахунок підбору розрахунковим шляхом поперечного перерізу кільцевої пружини 9.
Після закриття гідравлічного зв'язку осьового каналу корпусу 4 1, з міжтрубним простором свердловини, остання може експлуатуватися в режимі подачі пластового флюїдуна поверхню відразу після освоєння свердловин.
Клапан циркуляційний технологічний, що містить корпус з верхнім приєднувальним патрубком і нижнім різьбленням, радіальним отвором з сідлом і пружним затвором, що відрізняється тим, що корпус забезпечений внутрішньою кільцевою проточкою і сідлами з ущільнювальними кільцями, встановленими жорстко клапанів, забезпечених кожен напрямним, що входять рухомо в осьовий канал сідла, причому в кільцевій проточці встановлена вільно кільцева пружина з різьбовими отворами, а тарілчасті клапани забезпечені різьбленням у відповідь і пов'язані жорстко з кільцевою пружиною.