управляемый клапан

Формула изобретения

Управляемый клапан, содержащий корпус и запорное устройство в виде подвижного полого штока, отличающийся тем, что он снабжен шарнирно закрепленными подпружиненными упорами, взаимодействующими с подвижным штоком и корпусом, и подпружиненным фиксатором крайнего положения, подвижный шток имеет разделенные перемычкой верхнюю и нижнюю полости с радиальными отверстиями для сообщения упомянутых полостей в верхнем положении штока через камеру, образованную выступами в корпусе, при этом подвижной шток и корпус выполнены с возможностью взаимной передачи крутящего момента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для различных технологических операций при ремонте скважин.

Известны управляемые клапаны, например клапан, описанный в "Композит каталоге 1993-94 гг. нефтегазового оборудования и услуг" 1-е издание, том 3, часть 1, лист 1715, состоящий из корпуса и запорного устройства в виде подпружиненного конуса и штока для открывания клапана путем нажатия штока на подпружиненный конус.

Недостатком этого клапана является то, что для его открывания требуется дополнительное спускаемое устройство, нажимающее на шток.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является клапан типа MVR, описанный в "Композит каталоге 1993-94 гг. нефтегазового оборудования и услуг" 1-е издание, том 3, часть 2, лист 1867, состоящий из корпуса и запорного устройства в виде подвижного полого штока.

Недостатком данного клапана является то, что его конструкция не позволяет жестко зафиксировать его открытое и закрытое положение, так как открывание его производится подачей избыточного давления с поверхности, а закрывание - пластовым давлением после снятия давления сверху. Поэтому данный клапан не может быть применен при некоторых технологических операциях, например при термобарической обработке скважин, где при опускании колонны в скважину недопустимо попадание жидкости в НКТ, после сжигания порохового заряда при закрытом клапане необходимо открыть клапан для очистки забоя, причем как сжигание порохового заряда, так и очистка забоя производится при нагруженном пакере. Кроме того, в данном клапане не предусмотрена передача крутящего момента от подвижного полого штока на корпус и наоборот, что снижает технологические возможности клапана.

Настоящим изобретением решается задача расширения технологических возможностей клапана путем обеспечения нагружения пакера как при закрытом, так и при открытом клапане и исключения попадания пластовой жидкости в НКТ во время опускания колонны в скважину.

Поставленная задача решается тем, что клапан, содержащий корпус и запорное устройство в виде подвижного полого штока, согласно изобретению снабжен шарнирно закрепленными подпружиненными упорами, взаимодействующими с подвижным штоком и корпусом, и подпружиненным фиксатором крайнего положения упоров. Кроме того, подвижный шток и корпус выполнены с возможностью взаимной передачи крутящего момента, например, через шестигранное сопряжение.

На фиг. 1 схематично показан управляемый клапан для термобарической обработки скважин в момент опускания клапана с колонной НКТ в забой. На фиг. 2 - то же, в момент нагружения пакера и сжигания порохового заряда. На фиг. 3 - то же, в момент очистки забоя при нагруженном пакере и открытом клапане.

Управляемый клапан состоит из корпуса 1, полого штока 2, верхних упоров 3, фиксатора 4, нижних упоров 5. Корпус 1 выполнен в виде цилиндра, внутренняя полость которого имеет ряд выступов. Выступы 6 и 7 герметично сопряжены с поверхностью полого штока 2 и образуют камеру, которая служит для сообщения нижней и верхней полостей полого штока 2 в верхнем его положении. Для сообщения верхней и нижней полостей в полом штоке 2 предусмотрены радиальные отверстия 8 и 9. В нижнем положении полого штока 2 радиальные отверстия 8 и 9 разделены между собой выступом 6. Выступ 10 предназначен для шарнирного сопряжения верхних упоров 3 с корпусом 1, выступ 11 - для взаимодействия с верхним уступом полого штока 2 при подъеме клапана. Выступ 12 имеет центральное отверстие в виде шестигранника и сопряжен с шестигранным хвостовиком 13 полого штока 2. Выступ 12 служит также для шарнирного сопряжения нижних упоров 5 с корпусом 1 и для нагружения пакера при нажатии на него нижнего уступа полого штока 2. Выступ 14 предназначен для соединения со стволом пакера 15 и может быть использован для нагружения пакера при нажатии на него торцем хвостовика 13. Полый шток 2 имеет уступ 16 для сопряжения с верхними упорами 3 при опускании клапана в скважину, верхняя и нижняя полости разделены перемычкой 17, в которую с помощью уплотнений вмонтирован провод 18, верхний конец которого соединен с токоподводом 19, а нижний - с пороховым зарядом 20. Верхняя часть полого штока 2 заканчивается муфтой 21 для соединения клапана с колонной НКТ 22. Фиксатор 4 выполнен в виде кольца со скосом на внутренней поверхности, поджатого вверх пружиной 23. Упоры 3 и 5 поджаты к полому штоку 2 пружинами 24. Конструкция упоров 3 и 5, пружин 24 и фиксатора 23 может иметь варианты в зависимости от габаритов и параметров клапана.

С токоподводом 19 клапана соединено спускаемое токоподводящее устройство 25.

Управляемый клапан работает следующим образом. Опускание клапана в скважину производят совместно с пакером 15 и пороховым зарядом 20 на колонне НКТ 22, соединенной через муфту 21 с полым штоком 2. Корпус 1 клапана выступом 10 опирается через верхние упоры 3, поджатые к полому штоку 2 пружинами 24, на уступ 16 полого штока 2. При этом верхняя полость полого штока 2 с радиальными отверстиями 8 разделена от нижней с радиальными отверстиями 9 выступом 6, в результате чего исключено попадание пластовой жидкости в верхнюю полость полого штока 2 и колонну НКТ и исключено заливание жидкостью токоподвода 19, соединенного проводом 18, герметично вмонтированным в перемычку 17, с пороховым зарядом 20. Пакер 15 во время спуска висит на выступе 14 корпуса 1 в ненагруженном состоянии.

По достижении пороховым зарядом необходимой глубины производят нагружение пакера. При этом ствол пакера, снабженный хвостовиком, упирают на забой, продвижение корпуса 1 останавливается, и полый шток нижним уступом упирается в выступ 12 корпуса 1 и нагружает пакер. Возможно нажатие полого штока 2 на корпус 1 торцем хвостовика 13 в выступ 14 корпуса 1. Возможно применение пакера без упора на забой. В этом случае пакер 15 в рабочее положение перед его нагружением производят поворотом колонны НКТ, которая передает вращение на выступ 12 корпуса 1 через шестигранный хвостовик 13.

При перемещении полого штока 2 вниз он своим верхним уступом нажимает на верхние упоры 3 и, сжимая пружины 24, разводит упоры от оси пакера и они, нажимая фиксатор 4, перемещают его вниз, и по достижении упорами 3 крайнего от центра положения, пружина 23 возвращает фиксатор 4 вверх и запирает упоры 3.

После нагружения пакера 15, когда верхняя и нижняя полости штока 2 остаются разделенными, в колонну НКТ опускают токоподводящее устройство 25, которое соединяется с токоподводом 19, после чего пропусканием электрического тока поджигают пороховой заряд 20. Поскольку скважина запакерована, на забойную зону воздействует одновременно температура сгораемого порохового заряда и давление пороховых газов, то есть происходит термобарическая обработка пласта.

По окончании термобарической обработки производят очистку забоя, которая наиболее эффективна, если скважина остается запакерованной.

Чтобы не разгружать пакер 15, колонну НКТ приподнимают только на величину нижних упоров 5, которые, освободившись, пружинами 24 прижимаются к поверхности хвостовика 13, после чего колонну НКТ опускают, и нижний уступ полого штока 1 вступает во взаимодействие с упорами 5 и через уступ 12 корпуса 1 нагружает пакер. В это время радиальные отверстия 8 и 9 оказываются в общей камере, образованной выступами 6 и 7, и сообщают нижнюю полость полого штока 2 с верхней полостью и с колонной НКТ, через которую и производят очистку забоя.

Предлагаемый управляемый клапан позволяет производить различные технологические операции, не распакеровывая скважины, что дает экономический эффект за счет повышения отдачи нефтяных пластов.