Клапан для обсадной колонны
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности в частности к цементированию обсадных колонн. Клапан для обсадной колонны состоит из корпуса, ограничителя, с заглушенным снизу осевым каналом и боковыми каналами, полой втулки, установленной в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, обратного клапана с тарельчатым затвором и седлом. Ограничитель размещен в нижней части корпуса и снабжен сквозными отверстиями. Обратный клапан установлен в корпусе выше ограничителя, а его седло выполнено в виде внутреннего кольцевого выступа корпуса. На седле, снизу на наружной поверхности осевого канала ограничителя, с возможностью осевого перемещения герметично установлен тарельчатый затвор, подпружиненный снизу посредством пружины относительно ограничителя. Предлагаемый клапан для обсадной колонны не сужает внутреннее проходное сечение обсадной колонны и является легкой, дешевой, простой в изготовлении и обслуживании, надежной конструкцией с небольшим количеством деталей, что в результате приводит к экономии материальных и финансовых затрат.
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к цементированию обсадных колонн.
Известен «Клапан для обсадной колонны» (см. патент SU №1120093, МПК 7 Е 21 В 34/10, опубл. БИ №39 23.10.84), содержащий корпус с центральными и периферийными осевыми каналами, подвижно установленную с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса втулку с опрессовочной диафрагмой и радиальными каналами в верхней части и запорный элемент, при этом он снабжен дополнительной втулкой, установленной коаксиально с подвижной на срезных элементах в центральном канале корпуса над его периферийными каналами, а запорный элемент выполнен в виде поплавка и жестко связан с нижней частью подвижной втулки, причем последняя имеет дополнительные радиальные каналы, совмещаемые с периферийными каналами корпуса при ее верхнем положении.
Известен также «Клапан обсадной колонны» (см. патент SU №1493768, МПК 7 Е 21 В 34/10, опубл. БИ №26 23.10.84), включающий корпус с центральными и периферийными осевыми каналами, установленное в нижней части центрального канала корпуса седло под запорный орган, выполненный в виде поплавка и расположенный в нижней части подвижно установленной в центральном канале корпуса втулки с радиальными каналами и разрывной мембраной под ними, при этом он снабжен дополнительным запорным органом с узлом привода его в рабочее положение, периферийный канал выполнен с двумя седлами, а полость между ними связана с полостью центрального канала радиальным каналом, причем узел привода дополнительного запорного органа выполнен в виде клинового элемента и установлен в исходном положении с возможностью взаимодействия с подвижной втулкой.
Недостатками обеих конструкций являются:
во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость;
во-вторых, за время поднятия запорного органа до посадки его в седло, которое не нормируется и не регулируется, пространства под клапаном и над клапаном сообщаются через центральный и нижние радиальные каналы, в результате цементный раствор попадает из затрубья внутрь обсадной колонны;
в третьих, невозможно работать с использованием продавочных пробок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Клапан для обсадной колонны» (см. патент на полезную модель RU №37764, МПК 7 Е 21 В 34/10, 34/08, опубл. БИ №13 от 10.05.2004 г.), включающий корпус, ограничитель с седлом и боковыми каналами, размещенный снизу обратный клапан с затвором и седлом с осевым отверстием, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, при этом ограничитель оборудован снизу заглушкой, взаимодействующей с втулкой в ее нижнем положении, при этом полая втулка снабжена сверху переточными каналами, а между ограничителем и полой втулкой установлен клапан, пропускающий сверху вниз, причем седло обратного клапана снабжено цилиндрической выборкой на нижней плоскости, а затвор снабжен дроссельным каналом и выполнен тарельчатым, подпружиненным с возможностью поворота относительно крепления к седлу, состоящим из жесткосоединенных между собой эластичной манжеты, центратора, взаимодействующего с осевым отверстием, и цилиндрической пластины, на которой выполнена кольцевая проточка, установленная напротив внутренней нижней плоскости седла, при этом наружная плоскость цилиндрической пластины размещена напротив цилиндрической выборки седла, а эластичная манжета расположена между нижней плоскостью седла и цилиндрической пластиной.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, сложность в изготовлении и обслуживании, большое количество деталей и, как следствие, высокая себестоимость;
во-вторых, ограничитель и полая втулка значительно уменьшают внутреннее проходное сечение обсадной колонны, что увеличивает время и усилие закачки цементного раствора.
Технической задачей полезной модели является создание простой и дешевой конструкции клапана для обсадной колонны, позволяющего без потери внутреннего проходного сечения обсадной колонны произвести закачку цементного раствора.
Техническая задача достигается описываемым клапаном для обсадной колонны, включающим корпус, ограничитель, с заглушенным снизу осевым каналом и боковыми каналами, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, обратный клапан с тарельчатым затвором и седлом.
Новым является то, что ограничитель размещен в нижней части корпуса и снабжен сквозными отверстиями, причем седло обратного клапана выполнено в виде внутреннего кольцевого выступа корпуса, при этом на седле, снизу на наружной поверхности осевого канала ограничителя, с возможностью осевого перемещения герметично установлен тарельчатый затвор, подпружиненный снизу относительно ограничителя.
На фигуре в продольном разрезе изображен клапан для обсадной колонны.
Клапан для обсадной колонны состоит из корпуса 1, ограничителя 2, с заглушенным снизу осевым каналом 3 и боковыми каналами 4, полой втулки 5, установленной в осевом канале 3 ограничителя 2 на срезных элементах 6 над боковыми каналами 4 с возможностью их герметичного перекрытия, обратного клапана 7 с тарельчатым затвором 8 и седлом 9.
Ограничитель 2 размещен в нижней части корпуса 1 и снабжен сквозными отверстиями 10. Обратный клапан 7 установлен в корпусе 1 выше ограничителя 2, а его седло 9 выполнено в виде внутреннего кольцевого выступа корпуса. Седло 9 и корпус 1 выполнены в виде единой детали.
На седле 9, снизу на наружной поверхности осевого канала 3 ограничителя 2, с возможностью осевого перемещения установлен тарельчатый затвор 8, подпружиненный снизу посредством пружины 11 относительно ограничителя 2.
Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительными элементами 12, 13, 14.
Клапан для обсадной колонны работает следующим образом:
Клапан для обсадной колонны в сборе (см. фигуру) посредством присоединительных резьб 15 и 16 корпуса 1 устанавливают соответственно между верхней и нижней трубами обсадной колонны (на фиг. не показано)
После чего обсадную колонну спускают в скважину. В процессе спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны через сквозные отверстия 10 и боковые каналы 4 ограничителя 2, благодаря чему, не требуется долив жидкости, и исключается эффект «поршневания» (импульсный излив жидкости на устье во время спуска в результате гидроудара).
По достижении требуемого интервала производят закачку цементного раствора в затрубье (на фиг. не показано) обсадной колонны с применением цементировочной пробки (на фиг. не показано).
Под давлением закачки цементного раствора, воздействующего на тарельчатый затвор 8 сверху, последний перемещается вниз по наружной поверхности осевого канала 3 ограничителя 2, сжимая пружину 11. В результате обратный клапан 7 открывается и цементный раствор, через открывшийся обратный клапан 7 и далее сквозь сквозные отверстия 10 ограничителя 2 устремляется под клапан, а затем и в затрубье обсадной колонны.
По завершению закачки, цементировочная пробка сверху воздействует на полую втулку 5, установленную транспортном положении посредством срезных элементов 6 в заглушенном снизу осевом канале 3, ограничителя 2 выше боковых каналов 4.
В результате срезные элементы 6 разрушаются, а полая втулка 5, смещается вниз до тех пор, пока своим нижним торцом не упрется, в заглушенный снизу осевой канал 3 ограничителя 2, исключая эффект «поршневания».
В итоге полая втулка 5 герметично перекрывает боковые каналы 4 ограничителя 2, после чего ловят «стоп» (значительное повышение давление на устье), после чего давление внутри обсадной колонны сбрасывают, при этом тарельчатый затвор 8 обратного клапана 7 за счет возвратной силы сжатой пружины 11 перемещается вверх по наружной поверхности осевого канала 3 ограничителя 2, перекрывая проходное сечение обратного клапана 7.
В результате тарельчатый затвор 8 герметично садится на седло 9 обратного клапана 7, предотвращая обратное перетекание цементного раствора в обсадную колонну.
Предлагаемый клапан для обсадной колонны не сужает внутреннее проходное сечение обсадной колонны и является легкой, дешевой, простой в изготовлении и обслуживании, надежной конструкцией с небольшим количеством деталей, что в результате приводит к экономии материальных и финансовых затрат.
Клапан для обсадной колонны, включающий корпус, ограничитель, с заглушенным снизу осевым каналом и боковыми каналами, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах над боковыми каналами с возможностью их герметичного перекрытия, обратный клапан с тарельчатым затвором и седлом, отличающийся тем, что ограничитель размещен в нижней части корпуса и снабжен сквозными отверстиями, причем седло обратного клапана выполнено в виде внутреннего кольцевого выступа корпуса, при этом на седле, снизу на наружной поверхности осевого канала ограничителя, с возможностью осевого перемещения герметично установлен тарельчатый затвор, подпружиненный снизу относительно ограничителя.
