Клапан-отсекатель с установочным приспособлением для газовой скважины в условиях аварийной ситуации

Клапан-отсекатель выполнен с приспособлением, позволяющим запорному органу находиться в открытом положении при аварийной ситуации на устье. Клапан-отсекатель содержит корпус 1 с седлом 2, запорный орган 3, узел управления 4 в виде подпружиненного штока 4. В корпусе 1 над узлом 4 выполнена проточка с ниппельным профилем 5, а в зоне органа 3 автономно размещена расширительная втулка в виде цилиндрической пружины 6, которая установлена с помощью приспособления, включающего установочное устройство и вспомогательный инструмент. Установочное устройство содержит втулку 8, замок 7 и фиксирующий узел 9. На втулке 8 с одной стороны размещен замок 7, а с другой - узел 9. Узел 9 удерживает пружину 6 при спуске и установке. Замок 7 имеет возможность взаимодействия с проточкой 5. В замке 7 выполнена проточка 13. Вспомогательный инструмент имеет возможность взаимодействия с проточкой 13. Вспомогательный инструмент содержит толкатель установочный 20, сопряженный с втулкой 8 при спуске узла 9, или толкатель съемный 21, сопряженный с узлом 9 при подъеме установочного устройства. Пружина 6 удерживает орган 3 в открытом положении после подъема установочного устройства. Техническое решение позволяет обеспечить поддержание эксплуатационного режима скважины в случае аварийной ситуации на магистрали, осуществить быстрое и надежное восстановление рабочего режима клапан-отсекателя и сократить время простаивания скважины, 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к клапан-отсекателю с установочным приспособлением, позволяющим запорному органу находиться в открытом положении при аварийной ситуации на устье с фонтанной арматурой (разрыв ее) для возможности глушения скважины и извлечения клапан-отсекателя на устье.

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус, шток, цангу, запорный орган, втулку-толкатель с кольцевым буртиком на наружной поверхности, пружину, взаимодействующую с кольцевым буртиком втулки-толкателя, втулку упорную, размещенную в кольцевой полости между втулкой-толкателем, запорным органом и корпусом, RU 2293839 C1, E21B 34/06, 20.02.2007.

Этот клапан-отсекатель предназначен для освоения и эксплуатации скважин.

Известен клапан-отсекатель для газовой скважины, содержащий корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом, включающий подпружиненный шток с осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с корпусом кольцевую полость для подачи управляющего агента, выполненную с возможностью одновременного глушения каналов подачи управляющего агента, RU 2311578 C1, E21B 34/06, F16K 3/04, 27.11.2007.

Известный клапан-отсекатель предназначен для автоматического отсечения потока флюида газовой скважины при аварийном повышении давления.

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус с осевым каналом и размещенным в корпусе запорным элементом, выполненным в виде полого дифференциального поршня с размещенной в нижней его части цангой, и снабженный направляющим цилиндром, установленным в корпусе с образованием кольцевого зазора, RU 2145024 C1, E21B 34/08, F16K 17/34, 27.01.2000.

Этот клапан-отсекатель используют в скважинных установках при проведении в них ремонтных и профилактических работ.

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус, установленный в корпусе подпружиненный шток с поршнем, кольцевую гидравлическую камеру, сообщенную с трубкой подвода жидкости, и тарельчатый затвор, выполненный с возможностью перехода в открытое положение при подводе жидкости в кольцевую гидравлическую камеру, RU 2160357 C2, E21B 04/06, 10.12.2000.

Известный клапан-отсекатель может быть использован для защиты скважин от открытого фонтанирования на газовых месторождениях и подземных хранилищах газа.

Известен противовыбросовый клапан устьевого сальника, включающий металлический затвор, установленный с возможностью поворота на металлической оси, и металлическую пружину кручения, расположенную на той же оси, имеющую возможность воздействия на затвор в сторону его закрытия, при этом нагруженный пружиной открытый затвор зафиксирован металлическим рычажным фиксатором, который оснащен полимерным опорным элементом, контактирующим с сальниковым штоком, и установлен с возможностью поворота на металлической оси, расположенной под открытым затвором, RU 2165003 C1, E21B 34/02, 10.04.2001.

Конструкция этого клапана предназначена для герметизации устья скважины при добыче нефти.

Известен клапан-отсекатель газовый, включающий затвор и расположенную над ним и образующую с корпусом 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, RU 2194845 C2, E21B 34/06, 20.12.2002.

Известный клапан-отсекатель может быть использован при добыче газа для отсечения призабойной зоны скважины в случае разгерметизации насосно-компрессорных труб, устьевого оборудования или трубопровода, непосредственно связанного со скважиной.

Известен клапан-отсекатель, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, седло с затвором, пилотный механизм в виде взаимодействующих в средней части подпружиненного вертикального штока и горизонтального поршня, выполненный в виде механизма управления, и устройство взвода, причем нижний конец вертикального подпружиненного штока через серьгу соединен с затвором, RU 2315173 C1, E21B 34/02, 20.01.2008.

Этот клапан-отсекатель может быть использован в качестве защитного клапана на газовых и нефтяных промыслах и выполнен с возможностью осуществления дистанционного управления.

Однако во всех известных клапан-отсекателях не предусмотрены приспособления для установки устройств собственно в клапанах, способствующих восстановлению работоспособности при возникновении аварийной ситуации на устье или с линией управления ими.

Известен клапан-отсекатель для газовой скважины, содержащий корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом в виде подпружиненного штока, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения, SU 1357547 A1, E21B 34/06, 07.12.1987.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.

Клапан-отсекатель ближайшего аналога предназначен для предупреждения и ликвидации аварий в газовой скважине и содержит узел управления в виде поршня с осевым каналом для прохода газа, который имеет возможность осевого перемещения и взаимодействия с запорным органом, однако конструкция клапан-отсекателя ближайшего аналога и его корпуса не предусматривает установку приспособления для возможности использования иного рода элемента управления, который бы смог воздействовать на запорный орган определенным образом.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей обеспечить поддержание эксплуатационного режима скважины в случае аварийной ситуации на магистрали или другой, осуществить быстрое и надежное восстановление рабочего режима клапан-отсекателя и сократить время простаивания скважины.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в выполнении в корпусе над узлом управления запорным органом проточки с ниппельным профилем и размещении расширительной втулки в виде цилиндрической пружины в зоне запорного органа, установленной с помощью приспособления, включающего установочное устройство и вспомогательный инструмент.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что клапан-отсекатель с установочным приспособлением для газовой скважины в условиях аварийной ситуации содержит корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом в виде подпружиненного штока, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения.

В корпусе над узлом управления запорным органом выполнена проточка с ниппельным профилем и размещена расширительная втулка. Расширительная втулка выполнена в виде цилиндрической пружины, размещена автономно в зоне запорного органа и установлена с помощью приспособления, включающего установочное устройство и вспомогательный инструмент.

Установочное устройство содержит втулку, замок и фиксирующий узел.

Втулка выполнена в виде трубы.

Замок выполнен с проточкой. Замок содержит установочную цангу, имеющую возможность размещения в проточке с ниппельным профилем, и стопорную цангу, подпружиненную пружиной. Замок соединен с трубой резьбовым соединением в верхней ее части.

Фиксирующий узел содержит фиксирующие шарики, цангу и подпружиненные зацепы, подвижную втулку с выемками, имеющую возможности осевого перемещения и размещения в выемках фиксирующих шариков. Фиксирующий узел расположен в нижней части трубы.

Вспомогательный инструмент содержит стопорный винт, зацепы, и толкатель установочный или толкатель съемный. Вспомогательный инструмент имеет возможности взаимодействия со стопорной цангой, размещения в замке при удерживании за его проточку зацепами для установки цилиндрической пружины между подпружиненными зацепами или для освобождения цилиндрической пружины от подпружиненных зацепов.

Кроме того, толкатель установочный сопряжен с трубой при спуске фиксирующего узла и цилиндрической пружины.

Кроме того, толкатель съемный сопряжен с подвижной втулкой с выемками при подъеме фиксирующего узла.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели, это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - Клапан-отсекатель с установленной цилиндрической пружиной, разрез;

на фиг.2 - Клапан-отсекатель с приспособлением для установки цилиндрической пружины, разрез;

на фиг.3 - Вспомогательный инструмент приспособления для установки цилиндрической пружины, разрез;

на фиг.4 - Клапан-отсекатель с установочным устройством после установки цилиндрической пружины, разрез;

на фиг.5 - Вид A на фиг.4;

на фиг.6 - Вспомогательный инструмент приспособления для подъема установочного устройства, разрез;

на фиг.7 - Клапан-отсекатель с приспособлением для подъема установочного устройства, разрез;

на фиг.8 - Цилиндрическая пружина, общий вид.

Клапан-отсекатель с приспособлением содержит:

Корпус 1,

седло - 2.

Запорный орган - 3.

Узел управления в виде подпружиненного штока (для органа 3) - 4.

Проточку с ниппельным профилем (в корпусе 1) - 5.

Расширительную втулку в виде цилиндрической пружины - 6.

Замок установочного устройства - 7.

Втулку в виде трубы установочного устройства - 8.

Фиксирующий узел установочного устройства - 9.

Пружину (замка 7) - 10.

Установочную цангу (замка 7) - 11.

Стопорную цангу (замка 7) - 12.

Проточку (в замке 7) - 13.

Цангу (узла 9) - 14.

Подпружиненные зацепы (узла 9) - 15.

Подвижную втулку с выемками (узла 9) - 16.

Фиксирующие шарики (узла 9) - 17.

Стопорный винт вспомогательного инструмента - 18.

Зацепы вспомогательного инструмента - 19.

Толкатель установочный вспомогательного инструмента - 20.

Толкатель съемный вспомогательного инструмента - 21.

Клапан-отсекатель с установочным приспособлением содержит корпус 1 с седлом 2, запорный орган 3, узел управления запорным органом 3 в виде подпружиненного штока 4. Узел управления в виде подпружиненного штока 4 установлен в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения.

В корпусе 1 над узлом управления 4 запорным органом 3 выполнена проточка с ниппельным профилем 5. В корпусе 1 в зоне запорного органа 3 автономно размещена расширительная втулка в виде цилиндрической пружины 6. Цилиндрическая пружина 6 установлена с помощью приспособления, устанавливаемого в клапан-отсекатель. Приспособление включает установочное устройство и вспомогательный инструмент.

Установочное устройство содержит втулку 8, замок 7 и фиксирующий узел 9.

Втулка 8 выполнена в виде трубы.

Замок 7 выполнен с проточкой 13. Замок 7 содержит установочную цангу 11 и стопорную цангу 12. Установочная цанга 11 имеет возможность размещения в проточке с ниппельным профилем 5. Стопорная цанга 12 подпружинена пружиной 10. Замок 7 соединен с трубой 8 резьбовым соединением в верхней ее части.

Фиксирующий узел 9 содержит фиксирующие шарики 17, цангу 14 и подпружиненные зацепы 15, подвижную втулку с выемками 16, имеющую возможности осевого перемещения и размещения в выемках фиксирующих шариков 17. Фиксирующий узел 9 расположен в нижней части трубы 8.

Вспомогательный инструмент содержит стопорный винт 18, зацепы 19, и толкатель установочный 20 или толкатель съемный 21. Вспомогательный инструмент имеет возможности взаимодействия со стопорной цангой 11, размещения в замке 7 при удерживании за его проточку 13 своими зацепами 19 для установки цилиндрической пружины 6 между подпружиненными зацепами 15 или для освобождения цилиндрической пружины 6 от подпружиненных зацепов 15.

Толкатель установочный 20 сопряжен с трубой 8 при спуске фиксирующего узла 9 и цилиндрической пружины 6.

Толкатель съемный 21 сопряжен с подвижной втулкой с выемками 16 при подъеме фиксирующего узла 9.

Установку цилиндрической пружины осуществляют следующим образом.

Трубу 8 соединяют резьбовым соединением с замком 7. Цилиндрическая пружина 6 за счет своего профиля сжимается и устанавливается между подпружиненными зацепами 15 фиксирующего узла 9 и удерживается ими (фиг.5).

Спуск установочного устройства, включающего замок 7, трубу 8 и фиксирующий узел 9, проводят с помощью вспомогательного инструмента (фиг.2).

Вспомогательный инструмент (фиг.3) вставляют в замок 7, который отжимает стопорную цангу 12 и удерживается за проточку 13 в замке 7 зацепами 19.

Когда установочная цанга 11 войдет в проточку ниппельного профиля 5 корпуса 1, произойдет ограничение осевого хода трубы 8.

Затем осуществляют осевую нагрузку вниз на вспомогательный инструмент, при этом срезается стопорный винт 18 и подпружиненные зацепы 19 освобождаются от проточки 13 в замке 7.

Вспомогательный инструмент поднимают вверх, при этом замок 7 фиксируется установочной цангой 11 и стопорной цангой 12 в проточке ниппельного профиля 5 корпуса 1 (фиг.4).

Для подъема установочного устройства необходимо сменить толкатель установочный 20 на толкатель съемный 21. Толкатель съемный 21 (фиг.6) должен иметь длину достаточную, чтобы при новом спуске, когда произойдет сцепление зацепов 19 с проточкой 13 в замке 7, он смог воздействовать на подвижную втулку с выемками 16.

При воздействии толкателя съемного подвижная втулка с выемками 16 сдвинется вниз, освободит фиксирующие шарики 17 и подпружиненные зацепы 15, которые под действием пружин разойдутся и освободят цилиндрическую пружину 6. Цилиндрическая пружина 6 расширится, заблокирует возможность запорного органа 3 закрыться, а установочное устройство, удерживаемое вспомогательным инструментом (фиг.7), поднимают на устье.

В клапан-отсекателе после подъема приспособления цилиндрическая пружина 6 удерживает запорный орган 3 в открытом положении (фиг.1).

Предложенный клапан-отсекатель используют в том случае, когда сломался сам клапан-отсекатель или порвалась его магистраль управления, и необходимо глушение скважины для его подъема и подъема подземного оборудования с целью замены, при этом необходимо блокировать запорный орган в открытом положении, оставить неизменным проходное сечение и иметь возможность осуществить спуск инструмента управления оборудованием, которое находится ниже клапан-отсекателя (циркуляционные клапаны, скважинная камера и др.), с целью глушения скважины.

Предложенный клапан-отсекатель позволяет с помощью приспособления доставить в зону запорного органа 3 цилиндрическую пружину 6, которая заблокирует его и позволит продолжить работу в скважине в случае аварийной ситуации с магистралью или с фонтанной арматурой (разрыв ее).

Приспособление, включающее установочное устройство и вспомогательный инструмент, позволяет осуществить быстрое и надежное восстановление рабочего режима клапан-отсекателя.

Восстановление рабочего режима клапан-отсекателя после установки цилиндрической пружины 6 с помощью приспособления позволяет сократить время простаивания скважины.

В предложенном клапан-отсекателе с приспособлением использованы устройства, детали и узлы, широко применяемые для скважинной арматуры, а изготовление клапан-отсекателя и приспособления для него на заводе «Измерон» для проведения опытных испытаний обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

1. Клапан-отсекатель с установочным приспособлением для газовой скважины в условиях аварийной ситуации, содержащий корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом в виде подпружиненного штока, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что в корпусе над узлом управления запорным органом выполнена проточка с ниппельным профилем и размещена расширительная втулка, выполненная в виде цилиндрической пружины, размещенная автономно в зоне запорного органа и установленная с помощью приспособления, включающего установочное устройство, содержащее, по меньшей мере, втулку, выполненную в виде трубы, замок, выполненный с проточкой, содержащий, по крайней мере, установочную цангу, имеющую возможность размещения в проточке с ниппельным профилем, и стопорную цангу, подпружиненную пружиной, и соединенный с трубой резьбовым соединением в верхней ее части, и фиксирующий узел, содержащий, по крайней мере, фиксирующие шарики, цангу и подпружиненные зацепы, подвижную втулку с выемками, имеющую возможность осевого перемещения и размещения в выемках фиксирующих шариков, и расположенный в нижней части трубы, и включающего вспомогательный инструмент, содержащий, по крайней мере, стопорный винт, зацепы, и толкатель установочный или толкатель съемный, и имеющего возможность взаимодействия со стопорной цангой, размещения в замке при удерживании за его проточку зацепами для установки цилиндрической пружины между подпружиненными зацепами или для освобождения цилиндрической пружины от подпружиненных зацепов.

2. Клапан-отсекатель по п.1, отличающийся тем, что толкатель установочный сопряжен с трубой при спуске фиксирующего узла и цилиндрической пружины.

3. Клапан-отсекатель по п.1, отличающийся тем, что толкатель съемный сопряжен с подвижной втулкой с выемками при подъеме фиксирующего узла.