Клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны

Авторы патента:

E21B34/10 - приводимые в действие контрольной жидкостью или газом, подаваемых извне буровой скважины (средства управления, расположенные вне буровой скважины E21B 34/16)

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности в частности к цементированию дополнительных обсадных колонн в процессе капитального ремонта скважин.

Клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны состоит из корпуса, ограничителя, полой втулки, установленной в осевом канале ограничителя на срезных элементах. Ограничитель сверху снабжен наружной кольцевой расточкой, в которой размещены упор и эластичное кольцо, выполненные с возможность герметичной установки ограничителя в требуемом интервале обсадной колонны между корпусом и башмачной трубой обсадной колонны при их сборке. Полая втулка оборудована сверху заглушкой с цилиндрическим упором, наружный диаметр D которого больше диаметра d осевого канала ограничителя, в связи, с чем полая втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз. Полая втулка снабжена радиальными каналами на боковой поверхности с возможностью их герметичного перекрытия, причем ограничитель и полая втулка на сопрягаемых поверхностях в нижней части оснащены, соответственно внутренней и наружной выборками, предохраняющими полую втулку от выпадения вверх.

Ограничитель снабжен внутренней цилиндрической канавкой, взаимодействующий в рабочем положении со стопорным кольцом, например, выполненным пружинным разрезным и установленным снаружи на заглушке полой втулки.

Предлагаемый клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны исключает обратное поступление цементного раствора после продавки из затрубья обсадной колонны благодаря гарантированной фиксации полой втулки относительно ограничителя с помощью пружинного разрезного кольца, в связи, с чем повышается герметичность работы клапана.

1 илл. на 1 л.

Известен клапан для обсадной колонны (см. патент на полезную модель RU №37764, МПК 7 Е21В 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.

Наиболее близким по технической сущности является клапан для обсадной колонны (см. патент на полезную модель RU №50593, МПК 7 Е21В 34/10, опубл. БИ №02 от 20.01.2006 г.), включающий корпус, ограничитель, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах, причем ограничитель сверху снабжен наружной кольцевой расточкой, в которой размещены упор и эластичное кольцо, выполненные с возможность герметичной установки ограничителя в требуемом интервале обсадной колонны между корпусом и башмачной трубой обсадной колонны при их сборке, при этом полая втулка оборудована сверху заглушкой с цилиндрическим упором, наружный диаметр которого больше диаметра осевого канала ограничителя, в связи, с чем полая втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз, кроме того, она снабжена радиальными каналами на боковой поверхности с возможностью их герметичного перекрытия, причем ограничитель и полая втулка в нижней части оснащены, соответственно внутренней и наружной выборками, предохраняющими полую втулку от осевого перемещения вверх.

Недостатком данной конструкции является то, что полая втулка не фиксируется относительно ограничителя и после продавки цементного раствора затрубье обсадной колонны возможны обратные перетоки цементного раствора внутрь обсадной колонны после осевого перемещения вверх полой втулки, что приводит к разгерметизации радиальных каналов.

Технической задачей полезной модели является повышение герметичности клапана после продавки цементного раствора в затрубье обсадной колонны, путем гарантированной фиксации полой втулки относительно ограничителя.

Поставленная задача достигается описываемым клапаном для цементирования дополнительной обсадной колонны, включающим корпус, ограничитель, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах, причем ограничитель сверху снабжен наружной кольцевой расточкой, в которой размещены упор и эластичное кольцо, выполненные с возможность герметичной установки ограничителя в требуемом интервале обсадной колонны между корпусом и башмачной трубой обсадной колонны при их сборке, при этом полая втулка оборудована сверху заглушкой с цилиндрическим упором, наружный диаметр которого больше диаметра осевого канала ограничителя, в связи, с чем полая втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз, кроме того, она снабжена радиальными каналами на боковой поверхности с возможностью их герметичного перекрытия, причем ограничитель и полая втулка в нижней части оснащены, соответственно внутренней и наружной выборками, предохраняющими полую втулку от осевого перемещения вверх.

Новым является то, что ограничитель снабжен внутренней цилиндрической канавкой, взаимодействующий в рабочем положении со стопорным кольцом, установленным снаружи на заглушке полой втулки.

На фигуре в продольном разрезе изображен клапан для обсадной колонны.

Клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны (см. фигуру) состоит из корпуса 1, ограничителя 2, полой втулки 3, установленной в осевом канале 4 ограничителя 2 на срезных элементах 5. Ограничитель 2 сверху снабжен наружной кольцевой расточкой 6, в которой размещены упор 7 и эластичное кольцо 8, выполненные с возможность герметичной установки ограничителя 2 в требуемом интервале обсадной колонны между корпусом 1 и башмачной трубой 9 обсадной колонны при их сборке. Полая втулка 3 оборудована сверху заглушкой 10 с цилиндрическим упором 11, наружный диаметр D которого больше диаметра d осевого канала 4 ограничителя 2, в связи, с чем полая втулка 3 имеет возможность ограниченного перемещения вниз. Полая втулка 3 снабжена

радиальными каналами 12 на боковой поверхности с возможностью их герметичного перекрытия, причем ограничитель 2 и полая втулка 3 на сопрягаемых поверхностях в нижней части оснащены, соответственно внутренней 13 и наружной 14 выборками, предохраняющими полую втулку 3 от выпадения вверх.

Ограничитель 2 снабжен внутренней цилиндрической канавкой 15, взаимодействующий в рабочем положении со стопорным кольцом, например, выполненным пружинным разрезным и установленным снаружи на заглушке 10 полой втулки 3.

Несанкционированные перетоки жидкости на сопрягаемых поверхностях ограничителя 2 и полой втулки 3 предотвращаются уплотнительными элементами 17.

Клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны работает следующим образом:

Ограничитель 2 посредством упора 7 и эластичного кольца 8 (см. фигуру) устанавливают между корпусом 1, внутри которого на срезных элементах 5 установлена полая втулка 3 и башмачной трубой 9 обсадной колонны. Затем клапан в составе обсадной колонны (на фигуре не показано) спускают в скважину. В процессе спуске жидкость заполняет внутреннее пространство обсадной колонны через радиальные каналы 12, которые выполнены на боковой поверхности полой втулки 3, 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 обсадной колонны с применением цементировочной пробки 18 через радиальные каналы 12 полой втулки 3.

По завершению закачки, цементировочная пробка 18 сверху воздействует на заглушку 10 полой втулки 3, которая в транспортном положении посредством срезных элементов 5 зафиксирована в осевом канале 4 диаметром d ограничителя 2, в результате чего, срезные элементы 5 разрушаются, а полая втулка 3 перемещается вниз до взаимодействия

цилиндрического упора 11 заглушки 10 диаметром D с верхним торцом ограничителя 2, при этом радиальные каналы 12 полой втулки 3 герметично перекрываются в осевом канале 4 ограничителя 2, а пружинное разрезное кольцо 16, установленное снаружи на заглушке 10 полой втулки 3 вступает во взаимодействие с внутренней цилиндрической канавкой 15 ограничителя 2, то есть происходит фиксации от осевых перемещений полой втулки 3 относительно ограничителя 2. В результате ловят «стоп» (значительное повышение давление на устье), после чего давление внутри обсадной колонны сбрасывают.

В случае выхода из строя пружинного разрезного кольца 16 и при наличии давления снизу полой втулка 3 от выпадения вверх из ограничителя 2 предохранена выполненными снизу, соответственно наружной 14 и внутренней 13 выборками.

Клапан для цементирования дополнительной обсадной колонны, включающий корпус, ограничитель, полую втулку, установленную в осевом канале ограничителя на срезных элементах, причем ограничитель сверху снабжен наружной кольцевой расточкой, в которой размещены упор и эластичное кольцо, выполненные с возможностью герметичной установки ограничителя в требуемом интервале обсадной колонны между корпусом и башмачной трубой обсадной колонны при их сборке, при этом полая втулка оборудована сверху заглушкой с цилиндрическим упором, наружный диаметр которого больше диаметра осевого канала ограничителя, в связи с чем полая втулка имеет возможность ограниченного перемещения вниз, кроме того, она снабжена радиальными каналами на боковой поверхности с возможностью их герметичного перекрытия, причем ограничитель и полая втулка в нижней части оснащены, соответственно внутренней и наружной выборками, предохраняющими полую втулку от осевого перемещения вверх, отличающийся тем, что ограничитель снабжен внутренней цилиндрической канавкой, взаимодействующей в рабочем положении со стопорным кольцом, установленным снаружи на заглушке полой втулки.