клапан - отсекатель газовый

Формула изобретения

1. Клапан-отсекатель газовый, включающий затвор и расположенную над ним и образующую с корпусом устройства замкнутую камеру, подвижную втулку с кольцевым поршнем, связанную с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры, отличающийся тем, что в камере выполнены дроссельные отверстия, соединяющие его полость с полостью колонны, расположенной над затвором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено поплавком и связанным с ним вторым затвором, установленным с возможностью перекрытия прохода жидкости в замкнутую камеру при движении поплавка вверх.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к газодобывающей, и может быть использовано при добыче газа для отсечения призабойной зоны скважины в случае разгерметизации НКТ, устьевого оборудования или трубопровода, непосредственно связанного со скважиной. Клапан может также использоваться в качестве дистанционно управляемого глубинного запорного устройства.

Известен клапан-отсекатель, включающий золотниковый затвор [патент России 2007547, С1 кл. 5 Е 21 В 34/06, 1990], привод затвора и тяги, связывающие привод затвора с поверхностью.

Недостатком клапана является потребность привода затвора в связи с поверхностью.

Известен клапан-отсекатель газовый, принятый в качестве прототипа [Бухаленко Е.И. и др. Нефтепромысловое оборудование: Справочник. 2-е изд. - М. : Недра, 1990, с. 46-47, рис. 1.15.б.], включающий затвор и расположенную над ним образующую с корпусом устройства замкнутую камеру, подвижную втулку с кольцевым поршнем, связанную с затвором с возможностью перевода его в положение "закрыто" при движении поршня в направлении увеличения объема камеры.

Недостатком клапана является то, что для его закрытия и открытия требуется оборудование, размещенное на поверхности, соединенное с клапаном посредством специального трубопровода, кроме того, применение клапана невозможно без использования канатной техники. Указанные условия существенно ограничивают глубину его установки, значительно усложняют эффективность и возможность его применения.

Цель изобретения - устранить указанные недостатки.

Поставленная цель достигается тем, что в камере выполнены дроссельные отверстия, соединяющие ее полость с полостью колонны, расположенной над затвором.

Другая цель изобретения - предотвратить попадание в замкнутую камеру жидкости в случае заполнения ею колонны, в которой клапан установлен.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено поплавком и связанным с ним вторым затвором, установленным с возможностью перекрытия прохода жидкости в замкнутую камеру при движении поплавка вверх.

Таким образом, заявляемый клапан-отсекатель газовый соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений показал, что описанные выше признаки отвечают и критерию "существенные отличия".

Новые признаки сообщают клапану совершенно новые возможности.

Благодаря созданию связи клапана через дроссельные отверстия непосредственно со средой колонны, на состояние которой он должен реагировать, клапан становится полностью автономным, свободным от применения трубок и канатной техники. Что особенно важно, клапан теперь может устанавливаться непосредственно в призабойной зоне там, где применение его наиболее эффективно.

Благодаря возможности перекрытия камеры от попадания в нее жидкости расширяется область применения клапана, повышается его надежность. Клапан может быть установлен в колонну, заполненную жидкостью.

На фиг. 1 клапан-отсекатель газовый показан в исходном положении, в среде, заполненной жидкостью.

На фиг.2 - клапан после освоения скважины, в период движения газа по колонне.

На фиг.3 - клапан после отсечения призабойной зоны.

Клапан-отсекатель газовый, включающий затвор l (фиг.1) и расположенную над ним подвижную втулку 2 с кольцевым поршнем 3, образующую с корпусом устройства посредством выполненной в нем кольцевой перемычки замкнутую камеру 4. Втулка 2 связана с затвором 1 с возможностью переключения его в положение "закрыто" при движении поршня 3 в направлении увеличения объема камеры 4. В камере выполнены дроссельные отверстия 5, соединяющие ее полость с полостью 6 колонны, расположенной над затвором.

Возможен вариант конструкции, когда поршень 3 будет находиться не сверху, а под кольцевой перемычкой корпуса, тогда рабочий ход поршня будет направлен сверху вниз.

Клапан также снабжен поплавком 7 и связанным с ним вторым затвором 8.

Затвор 8 выполнен игольчатой формы и установлен с возможностью перекрытия прохода жидкости в замкнутую камеру 4 при движении поплавка 7 вверх.

Устройство работает следующим образом.

Клапан может быть спущен как с пустой колонной (фиг.2), так и установлен в скважине, заполненной жидкостью (фиг. 1), т.е. до вызова притока газа. Когда клапан попадает в жидкость, поплавок 7 всплывает, а затвор 8 перекрывает вход в камеру 4 (фиг.1). Если колонна заполнена газом (фиг.2), поплавок опускается и открывает вход газа в камеру 4. При поступлении газа в колонну давление в камере 4 все время остается ниже давления в колонне. До тех пор пока давление в камере ниже давления в колонне, поршень 3 постоянно испытывает действие перепада давления, направленного снизу вверх. При этом втулка 2 все время находится в нижнем положении, а затвор 1 остается открытым. Таким образом, рост давления в зоне устройства не меняет положение затвора.

В случае же падения давления, например в результате разгерметизации труб (фиг. 3), давление в колонне падает, а давление в камере оказывается выше, чем давление в колонне. Поршень 3 испытывает действие перепада давления, направленного снизу вверх, поднимает втулку 2 и затвором 1 начинает прикрывать проход в колонне. Это еще больше снижает давление над затвором и клапан закрывается. Постепенно газ выходит из камеры 4 через дроссельные отверстия 5 и давление в ней уравнивается с давлением, действующим в колонне 6 в зоне, расположенной над закрытым затвором.

После устранения причины, из-за которой произошло падение давления, производят открытие клапана. Для этого с поверхности подают небольшое давление (0,8-1 МПа), например, путем подсоединения колонны к сети сбора газа. После чего давление в колонне над затвором оказывается выше, чем давление в камере 4. На поршень 3 воздействует давление, направленное сверху вниз. Поршень перемещается вместе с втулкой 2 и приоткрывает затвор 1. Давление в колонне над затвором резко поднимется. Из-за сопротивления дроссельных отверстий 5 рост давления в камере 4 отстает от подъема давления в колонне. Поэтому на поршень 3 продолжает действовать сила, толкающая его вниз. Втулка 2 опускается и полностью открывает затвор 1 (фиг.2). Циркуляция через колонну восстановлена.

Технико-экономическая эффективность устройства достигается тем, что:

клапан выполнен полностью автономным, свободным от применения трубок и канатной техники, не нуждается в оборудовании, размещенном на поверхности;

клапан может устанавливаться непосредственно в призабойной зоне там, где применение его наиболее эффективно;

клапан может быть установлен в колонну, заполненную жидкостью.