проходной клапан-отсекатель

Формула изобретения

1. Проходной клапан-отсекатель, включающий корпус в котором установлен верхний клапан, состоящий из плунжера, седла, хлопушки на оси, пружины и уплотнительных элементов, отличающийся тем, что он снабжен нижним клапаном также содержащим плунжер, седло, хлопушку на оси, пружину и уплотнительные элементы, при этом плунжер выполнен таким образом, что наружный диаметр верхней его части превышает наружный диаметр нижней части, на наружной поверхности плунжера выполнена канавка под пружинный фиксатор, установленный в седле и фиксирующий плунжер в нижнем положении "открыто", на внутренней поверхности плунжера выполнен кольцевой карман под захват инструмента для принудительного перемещения плунжера в верхнее положение "закрыто", причем верхний клапан выполнен с большим проходным отверстием, чем нижний.

2. Проходной клапан-отсекатель по п. 1, отличающийся тем, что в нижней части корпуса он соединен с полнопроходным гидравлическим пакером, включающим якорные устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к внутрискважинному оборудованию и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известны клапаны-отсекатели [1. Нефтепромысловое оборудование. Справочник /Под ред. Е.И. Бухаленко - 2 изд. переработанное и доп. - М.: Недра, 1990, с. 47] [ 2. Ю.В Зайцев, A.A. Даниелянц и др. Освоение и ремонт скважин под давлением. - М.: Недра, 1982, с. 108].

Известны непроходные клапаны-отсекатели с пакером [2, с. 125], устанавливаемые в скважине при эксплуатации скважины насосом. Открытие клапана-отсекателя производится штоком при установке сборки насоса на клапан-отсекатель с пакером, а закрытие при остановке насоса или его извлечении. Этот клапан-отсекатель не может быть применен в качестве проходного клапана-отсекателя.

Известны проходные клапаны-отсекатели, спускаемые в компоновке НКТ или устанавливаемые в НКТ в посадочных ниппелях [1; 2].

Основными элементами проходных клапанов-отсекателей (тип КАУ), принят за прототип, являются: плунжер (поршень), переводник, втулка, пружина, корпус седла, хлопушка на оси и канал (трубка) управления.

При создании давления в трубке управления плунжер смещается вниз, размыкает контакт между упором переводника и втулкой, в результате давление над и под хлопушкой уравнивается.

Далее плунжер своим нижним концом открывает хлопушку и, перемещаясь вниз, фиксирует и защищает ее от воздействия потока жидкости.

При сбросе давления в трубе под действием пружины плунжер перемещается вверх, в исходное положение, хлопушка освобождается и захлопывается. Этот клапан-отсекатель устанавливается в посадочном ниппеле колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и фиксируется замком. Спуск и установка производятся с помощью канатной техники.

Управляемые дистационно проходные клапаны-отсекатели устанавливаются, как правило, у устья.

Главным недостатком этих клапанов-отсекателей является необходимость в дополнительном наземном оборудовании и линии управления в виде трубопровода или дополнительной колонны труб. Это осложняет условия монтажа и демонтажа колонны НКТ и ее эксплуатацию или усложняет конструкцию скважины при установке дополнительной колонны.

Надежность работы клапана отсекателя существенно зависит от надежности герметичности канала управления (трубка, кольцевой канал), что трудно обеспечить в скважине.

Все вышеперечисленные известные конструкции клапанов-отсекателей не позволяют:

а) осуществлять управление клапаном-отсекателем с поверхности без наличия специального наземного оборудования и линий управления в скважине;

б) устанавливать клапан-отсекатель в обсадной колонне скважины без специального оборудования места установки клапана-отсекателя в скважине;

в) фиксировать хлопушку в открытом положении после ее открытия;

г) принудительно, путем механического воздействия специнструментом, закрыть клапан-отсекатель.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности работы проходного клапана-отсекателя при установке и работе его в скважине под давлением.

Это достигается тем, что в проходном клапане-отсекателе плунжер выполнен таким образом, что наружный диаметр верхней его части превышает наружный диаметр нижней части, с канавкой на ней под пружинный фиксатор, установленный в седле и фиксирующий плунжер в положении "ОТКРЫТО" (нижнее положение), и кольцевым карманом на его внутренней поверхности под захват инструмента для принудительного перемещения плунжера в верхнее положение "ЗАКРЫТО", а клапан-отсекатель выполнен сдвоенным, включающим верхний и нижний клапаны, причем верхний клапан выполнен с большим проходным отверстием, чем нижний.

Клапан-отсекатель в нижней части корпуса соединен с полнопроходным гидравлическим пакером, включающим якорные устройства.

На фиг.1 показан общий вид проходного клапана-отсекателя, соединенного с пакером, в положении "ЗАКРЫТО".

На фиг. 2 - общий вид клапана-отсекателя в положении "ОТКРЫТО" - после установки в скважине.

На фиг. 3 продольный разрез проходного клапана-отсекателя в положении "ЗАКРЫТО", а на фиг.4 - в положении "ОТКРЫТО".

Проходной клапан-отсекатель состоит из верхнего 1 и нижнего 2 клапанов-отсекателей и гидравлического полнопроходного пакера 3, включающего якорные устройства 4.

Клапана 1 и 2 состоят из корпуса 5, в котором установлена хлопушка 6, седло 7, плунжер 8, пружина 9, распорные втулки 10, 11. В седле 7 и корпусе 5 установлены уплотнительные элементы 12 и 13, герметизирующие полость 14, заключенную между плунжером 8 корпусом 5 и седлом 7.

В седле 7 установлен пружинный фиксатор 15 и ось 16 хлопушки 6 с пружиной 17.

На наружной поверхности плунжена 8 выполнена канавка 18 под фиксатор 15, а на внутренней поверхности плунжера выполнен карман 19 под захват инструмента для закрытия клапана-отсекателя (не показан).

Пакер 3 снабжен шаровым клапаном 20 (фиг.1), установленным на срезных шпильках.

В верхней части клапана-отсекателя 21 установлено пружинное кольцо 22 под инструмент для спуска и установки сборки клапана-отсекателя с пакером (инструмент не показан).

Проходной клапан-отсекатель работает следующим образом.

Проходной клапан-отсекатель в сборе с пакером соединяется своей верхней частью 21 с инструментом для спуска и управления клапаном-отсекателем и пакером. Инструмент включает захват под верхнюю часть 21 клапана-отсекателя и наконечник (не показаны) для захвата плунжеров 8. Инструмент соединяется со спускаемыми трубами, в том числе и гибкими, и спускается до места установки клапана-отсекателя с пакером.

Затем в трубах создается давление пакеровки, нижний клапан-отсекатель открывается, пакер срабатывает и заякоривается на обсадной колонне (стенке скважины). При превышении давления пакеровки срезается шаровой клапан 20 пакера и падает на забой. Затем давление сбрасывается.

После проверки крепления клапана-отсекателя с пакером делается натяжка инструмента сверх усилия разъединения захвата от клапана-отсекателя и инструмент выводится из клапана-отсекателя. При этом плунжера 8 перемещаются наконечником инструмента (не показан) в верхнее положение и хлопушки 6 закрываются.

Клапан-отсекатель с пакером остаются в скважине в закрытом положении (хлопушки 6 - закрыты).

Для открытия клапанов-отсекателей в скважине создается давление, превышающее пластовое. Для этой цели также может быть использован спускаемый инструмент (наконечник), соединяющийся с верхней частью 21 клапана-отсекателя.

При создании давления в полости клапана-отсекателя благодаря разности диаметров верхней и нижней части плунжера 8 возникает усилие, перемещающее плунжер 8 вниз. При этом плунжер 8 своей нижней частью воздействует на хлопушку 6 и открывает ее.

При достижении плунжерами 8 их крайнего нижнего положения (фиг.4) хлопушки 6 полностью открываются и фиксируются в открытом положении нижним концом плунжера 8, который в свою очередь фиксируется в этом положении пружинным фиксатором 15.

После сброса давления до требуемой величины скважина начинает работать. При использовании труб с инструментом производится их натяжка и отсоединение от клапана-отсекателя.

Для закрытия клапана-отсекателя в скважину на трубах (в том числе гибких) спускается инструмент (наконечник), который заводится в открытый клапан-отсекатель до соединения с плунжерами 8. Затем производится натяжка инструмента до перевода плунжеров 8 в верхнее положение и одновременно в скважине сбрасывается давление.

При дальнейшей натяжке инструмент отсоединяется от плунжеров 8 и поднимается на поверхность.

Благодаря такому исполнению:

1) осуществляется управление клапаном-отсекателем с поверхности без наличия специального наземного оборудования и линий управления путем создания давления в скважине;

2) клапан-отсекатель с пакером устанавливается в любом месте скважины без специального оборудования места установки;

3) обеспечивается надежное открытие клапана-отсекателя за счет дополнительного воздействия плунжера на хлопушку;

4) хлопушка фиксируется в открытом положении плунжером, который в свою очередь фиксируется в седле пружинным фиксатором;

5) управление закрытием клапана-отсекателя осуществляется принудительно с поверхности путем применения специального инструмента, опускаемого на трубах;

6) повышается надежность герметичности клапана-отсекателя за счет сдвоенного исполнения;

7) обеспечивается возможность проведения ремонтных и других работ в скважине без ее глушения с применением гибких труб.

Таким образом цель изобретения достигнута.

Применение указанного проходного клапана-отсекателя с пакером позволяет осуществить безопасный спуск колонны НКТ в скважину после его установки в скважине.