башмак-клапан для хвостовика

Формула изобретения

Башмак-клапан для хвостовика, включающий корпус с центральным проходным каналом, в котором размещено седло под клапан с толкателем, подпружиненным от седла относительно направляющей негерметичной втулки, в которую вставлен толкатель с возможностью ограниченного продольного перемещения, отличающийся тем, что толкатель и направляющая втулка размещены соответственно сверху клапана и седла, причем толкатель выполнен с возможностью взаимодействия с управляющим инструментом, а направляющая втулка оснащена внутренним штифтом, при этом на наружной поверхности толкателя расположен замкнутый фигурный паз под штифт, причем фигурный паз выполнен в виде чередующихся продольных длинных и коротких проточек, соединенных сверху фигурной проточкой, позволяющей при возвратно-поступательном перемещении толкателя относительно направляющей втулки последовательно располагаться штифту то в длинной проточке для фиксации клапана в открытом положении, то в короткой проточке - для фиксации клапана в закрытом положении при взаимодействии с седлом.

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. в бюл. № 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. в бюл. № 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 выполненный 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. Кроме того, чтобы открыть башмак необходимо распакероваться, приподнять всю компоновку, чтобы башмак отошел от забоя, что также связано с дополнительными технологическими сложностями и временными затратами.

Технической задачей изобретения является создание простой и надежной конструкции башмака-клапана, позволяющего проводить селективную эксплуатацию и обработку продуктивного пласта. Кроме этого в процессе исследования скважины и обработки продуктивного пласта башмак-клапан должен иметь возможность открываться, а по завершению этих операций герметично перекрывать низ колонны.

Техническая задача решается башмаком-клапаном для хвостовика, включающим корпус с центральным проходным каналом, в котором размещено седло под клапан с толкателем, подпружиненным от седла относительно направляющей негерметичной втулки, в которую вставлен толкатель с возможностью ограниченного продольного перемещения.

Новым является то, что толкатель и направляющая втулка размещены соответственно сверху клапана и седла, причем толкатель выполнен с возможностью взаимодействия с управляющим инструментом (например «Устройство для перемещения и фиксации оборудования в скважине» патент RU № 2411341, МПК Е21В 23/01, опубл. в бюл. № 4 от 10.02.2011 г.), а направляющая втулка оснащена внутренним штифтом, при этом на наружной поверхности толкателя расположен замкнутый фигурный паз под штифт, причем фигурный паз выполнен в виде чередующихся продольных длинных и коротких проточек, соединенных сверху фигурной проточкой, позволяющей при возвратно-поступательном перемещении толкателя относительно направляющей втулки последовательно располагаться штифту то в длинной проточке для фиксации клапана в открытом положении, то в короткой проточке для фиксации клапана в закрытом положении при взаимодействии с седлом.

На фиг.1 показан башмак-клапан для хвостовика в открытом положении, на фиг.2 - в закрытом, на фиг.3 изображен фигурный паз под штифт.

Башмак-клапан для хвостовика, предназначенный для селективной эксплуатации и обработки продуктивного пласта горизонтальных скважин (на фиг. 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 (фиг.2) с седлом 3. Герметичность закрытого клапана обеспечивается уплотнительными элементами 8. Продольное перемещение толкателя 5 (фиг.1) вниз осуществляется в результате взаимодействия с управляющим инструментом (например «Устройство для перемещения и фиксации оборудования в скважине» патент RU № 2411341, МПК Е21В 23/01, опубл. в бюл. № 4 от 10.02.2011 г., на фиг. не показан). Кроме этого направляющая втулка 6 оснащена внутренним штифтом 9, а на наружной поверхности толкателя 5 расположен замкнутый фигурный паз 10 (фиг.3) под штифт 9 (фиг.1). Фигурный паз 10 (фиг.3) выполнен в виде чередующихся продольных длинных 11 и коротких 12 проточек, соединенных сверху фигурной проточкой 13, позволяющей при возвратно-поступательном перемещении толкателя 5 (фиг.1), относительно направляющей втулки 6, последовательно располагаться штифту 9 то в длинной проточке 11 для фиксации клапана 4 в открытом положении, то в короткой проточке 12 (фиг.2) для фиксации клапана 4 в закрытом положении при взаимодействии с седлом 3.

Устройство работает следующим образом.

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

По достижении заданного интервала установки хвостовика производят запакеровку, производят отцеп инструмента и его подъем (на фиг. не показано). Далее на гибкой трубе или НКТ спускают в скважину управляющий инструмент (например, «Устройство для перемещения и фиксации оборудования в скважине» патент RU № 2411341, МПК Е21В 23/01, опубл. в бюл. № 4 от 10.02.2011 г., на фиг. не показан). По достижении управляющим инструментом толкателя 5 происходит его ограниченное перемещение относительно направляющей втулки 6. При этом штифт 9, закрепленный в направляющей втулке 6, взаимодействует с фигурным пазом 10 (фиг.3), расположенным на наружной поверхности толкателя 5 (фиг.1) и, перемещаясь по фигурной проточке 13 (фиг.3), фиксируется в короткой продольной проточке 12. Клапан 4 (фиг.2) при этом входит во взаимодействие с седлом 3, надежно герметизируя центральный проходной канал 2 от наружного пространства за счет уплотнительных элементов 8. В этом положении башмак-клапан для хвостовика надежно перекрывает низ колонны, а эксплуатация продуктивного пласта происходит через управляемые фильтры, установленные выше по колонне (на фиг. не показано).

При следующем нажатии управляющим инструментом на толкатель 5 (фиг.1), штифт 9, перемещаясь по фигурной проточке 13 (фиг.3), фиксируется в длинной продольной проточке 11 (фиг.1), и толкатель 5 с клапаном 4 под действием пружины 7 перемещается вверх, открывая при этом башмак-клапан. В таком положении можно производить обработку скважины через башмак.

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. Кроме этого в процессе исследования скважины и обработки продуктивного пласта башмак-клапан дает возможность открываться, а по завершении этих операций герметично перекрывать низ колонны.