башмак-клапан для хвостовика

Формула изобретения

Башмак-клапан для хвостовика, включающий корпус с центральным проходным каналом с седлом, ниже которого он сообщен с наружным пространством, и клапаном, выполненным в виде заглушки и оснащенным толкателем, который вставлен в направляющую втулку с возможностью продольного перемещения и выполнен подпружиненным от этой втулки, отличающийся тем, что направляющая втулка установлена выше седла и клапана, а толкатель подпружинен вверх, при этом клапан выполнен с возможностью продольного перемещения вниз до герметичного взаимодействия с седлом и оснащен кольцевой выборкой, а корпус оснащен замковым механизмом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевой выборкой клапана для фиксации его в нижнем положении, причем толкатель сверху оснащен упором пружины с диаметром, позволяющим преодолевать усилие пружины для перемещения клапана вниз при выбранном расходе перекачиваемой через корпус жидкости.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно селективной эксплуатации и обработке продуктивного пласта с различной проницаемостью горизонтальных скважин.

Известен «Башмак для установки профильного перекрывателя в скважине» (патент RU № 2187619, МПК Е21В 29/10, опубл. бюлл. № 23 от 20.08.2002 г.), включающий корпус с центральным проходным каналом, в котором размещено седло с клапаном, причем клапан в центральном канале корпуса установлен неподвижно и снабжен фиксатором, а седло клапана телескопически соединено с корпусом с помощью временного разрушаемого соединения и имеет внутренний выступ, взаимодействующий с фиксатором клапана при перемещении седла внутри корпуса, для фиксации башмака в рабочем положении.

Недостатками данного устройства являются одноразовое срабатывание клапана на закрытие и невозможность возврата его в положение «открыто». Кроме того, высока вероятность несанкционированного срезания штифтов по различным технологическим причинам и закрытие клапана в процессе спуска колонны труб в скважину.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Башмак-клапан для хвостовика» (патент RU № 2413063, МПК Е21В 17/14, 34/12, опубл. бюлл. № 6 от 27.10.2011 г.), включающий корпус с центральным проходным каналом, в котором размещено седло с клапаном, закрывающимся при упоре на забой. Кроме этого седло жестко зафиксировано относительно корпуса, который ниже седла снабжен негерметичной направляющей втулкой, а снизу кольцевым сужением, причем клапан, выполненный в виде заглушки, снизу оснащен толкателем, подпружиненным вниз относительно направляющей втулки и выполненным с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно направляющей втулки и кольцевого сужения, до герметичного взаимодействия клапана с седлом, при этом центральный проходной канал корпуса ниже седла сообщен с наружным пространством.

Недостатком данного устройства является невозможность использования его в открытом стволе, так как оно срабатывает только при упоре на забой скважины и если хвостовик с фильтром устанавливается в заданном интервале, а забой скважины находится гораздо дальше, то приходится для этого наращиваться дополнительными трубами, что влечет за собой увеличение времени на установку хвостовика и, как следствие, увеличение материальных затрат.

Технической задачей изобретения является создание простой и надежной конструкции башмака-клапана, позволяющего проводить селективную эксплуатацию и обработку продуктивного пласта, и герметично перекрыть низ колонны в заданном интервале установки хвостовика.

Техническая задача решается башмаком-клапаном для хвостовика, включающим корпус с центральным проходным каналом с седлом, ниже которого он сообщен с наружным пространством, и клапаном, выполненным в виде заглушки и оснащенным толкателем, который вставлен в направляющую втулку с возможностью продольного перемещения и выполнен подпружиненным от этой втулки.

Новым является то, что направляющая втулка установлена выше седла и клапана, а толкатель подпружинен вверх, при этом клапан выполнен с возможностью продольного перемещения вниз до герметичного взаимодействия с седлом и оснащен кольцевой выборкой, а корпус оснащен замковым механизмом, выполненным с возможностью взаимодействия с кольцевой выборкой клапана для фиксации его в нижнем положении, причем толкатель сверху оснащен упором пружины с диаметром, позволяющим преодолевать усилие пружины для перемещения клапана вниз при выбранном расходе перекачиваемой через корпус жидкости.

На фиг.1 показан башмак-клапан для хвостовика в открытом положении, на фиг.2 - в закрытом.

Башмак-клапан для хвостовика, предназначенный для селективной эксплуатации и обработки продуктивного пласта горизонтальных скважин (не показана), включает корпус 1 (фиг.1) с центральным проходным каналом 2 и седлом 3, сообщенным с наружным пространством, клапан 4, выполненный в виде заглушки и оснащенный толкателем 5, который вставлен в направляющую втулку 6, жестко закрепленную в корпусе 1 выше седла 3 и клапана 4. Кроме этого толкатель 5 подпружинен пружиной 7 вверх относительно направляющей втулки 6 с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз до герметичного взаимодействия клапана 4 с седлом 3, причем клапан оснащен кольцевой выборкой 8, а корпус оснащен замковым механизмом 9, выполненным, например, в виде защелки (можно применить стопорное кольцо), который взаимодействует с кольцевой выборкой 8 (фиг.2) для фиксации клапана 4 в нижнем положении. Герметичность закрытого клапана обеспечивается уплотнительным элементом 10. Толкатель 5 сверху оснащен упором пружины 11, диаметр которого подбирается таким, чтобы преодолеть усилие пружины 7 для перемещения клапана 4 вниз при выбранном расходе перекачиваемой через корпус 1 жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Башмак-клапан для хвостовика в составе эксплуатационной колонны спускается в продуктивный пласт (не показана), при этом через открытое отверстие седла 3 (фиг.1) и центральный проходной канал 2 происходит заполнение колонны (не показана). При этом клапан 4 (фиг.1) с толкателем 5 подпружинены вверх пружиной 7 относительно направляющей втулки 6, жестко закрепленной в корпусе 1. В процессе спуска эксплуатационной колонны (не показана) также можно осуществлять промывку скважины при определенном расходе прокачиваемой жидкости, при этом клапан 4 (фиг.1) с толкателем 5 и упором пружины 11 также остаются подпружиненными вверх относительно направляющей втулки 4, а промывка происходит через центральный проходной канал 2 и открытое отверстие седла 3.

По достижении заданного интервала установки хвостовика увеличивают расход прокачиваемой жидкости до выбранного, при этом создается перепад гидравлического давления, необходимый для того, чтобы преодолеть усилие пружины 7 (фиг.2) и переместить толкатель 5 с клапаном 4 вниз до его взаимодействия с седлом 3. При этом кольцевая выборка 8 клапана 4 вступает во взаимодействие с замковым механизмом 9 и фиксирует клапан 4 в нижнем положении, герметично перекрывая отверстие седла 3 от наружного пространства. Герметичность закрытого клапана при этом обеспечивается уплотнительным элементом 10. Ограничение хода толкателя 5 с клапаном 4 обеспечивается посадкой упора пружины 11 в направляющую втулку 6. В этом положении башмак-клапан для хвостовика надежно перекрывает низ колонны, а эксплуатация продуктивного пласта происходит через управляемые фильтры, установленные выше по колонне (не показано).

Предлагаемый башмак-клапан для хвостовика, предназначенный для селективной эксплуатации и обработки продуктивного пласта горизонтальных скважин, представляет собой простую и надежную конструкцию и позволяет герметично перекрыть низ колонны в заданном интервале установки хвостовика.