Циркуляционный клапан

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных соединений. Клапан включает корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 посадочными седлами (С)„ Между С 2 и 3 установлены затвор 5 с посадочными поверхностями 6 и 7 с образованием камеры а. Затвор 5 связан через шток (Ш) 8 с колонной труб (КГ) 9. На С 2 выполнено сужение 10 со шпи

CO!OS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3

22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.OTHPbtTHRM

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4462878/03 (22) 18.0?.88 (46) 23.02.91., Бюл. И - 7 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти ."Союзтермнефть" (72) В.Н. Коршунов, В.А, Машков и В.В. Шиндлер (53) 622.276.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1155727, кл. E 21 В 34/06, 1983,, Авторское свидетельство. СССР

21- 618536, кл. E 21 В 34/06, 1977.

„„SU, 1 29489 А1

2 (54) ЦИРКУЛЯЦИОННКЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промыпленности. Цельповышение надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных соединений. Клапан включает корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 посадочными седлами (С) . Межцу С 2 и

3 установлены затвор 5 с посадочными поверхностями б и 7 с образованием

11 камеры а . Затвор 5 связан через шток (Ш} 8 с колонной труб (Kr) 9.

На С 2 выполнено сужение 1О со шпи1629489 4

10 цевыми пазами 11. Над поверхностью

6 выполнены ответные выступы (В) 12, На нижнем конце затвора 5 выполнен металлический уплотнитель 13 с В 14.

Расточку "б" содержит Ш 8. В расточке "б" размещен ствол 15. Ход ствола 15 внутри Ш 8 ограничен упором t6.

Ствол 15 и упор 16 связаны между собой срезным элементом 17. На стволе

15 размещен разжимной конус 18. Нижний конец ствола 15 оснащен кольцевым В 19, который охватывается ниппелем 20. Ход ниппеля 20 ограничен

Изобретение относится к нефтегазоДобывающей промьппленности, в частности к циркуляционным клапанам.

Цель и з о бр ет ения — п о выше ни е надежности работы клапана за счет увеличения герметичности его подвижных с о еди не ний. 25

На фиг.1 показан клапан после осуществления посадки пакера при обеспечении гидродинамической связи межтрубного и внутритрубного пространств на фиг.2 — то же, при соединении ме- 30 таллического уплотнителя с корпусом (пакером); на фиг.3 — то же, после проведения подготовки к операции

"рассоединения"; на фиг.4 — то же, при соединении корпуса циркуляционного клапана и подъеме верхней части на поверхность; на фиг.5 - то.же, при повторном спуске и наличии гидродинамической связи полости колонны труб с межтрубным надпакерным пространст- 40 вом.

Циркуляционный клапан состоит из разъемного корпуса 1 с верхним 2 и нижним 3 посадочными седла я. Нижнее посадочное седло 3 содержит обратную 45 фаску 4. Затвор 5 с посадочными поверхностями 6 и 7 установлен между седлами 2 и 3, с образованием кольцевой камеры "а" с корпусом 1 и связан через шток 8 с нагнетательной колонной труб 9. В корпусе 1 над верхним седлом 2 выполнено сужение 10, аодержащее шпицевые пазы 11, а на ,затворе 5 над верхней посадочной поверхностью 6 выполнены ответные выступы 12..На нижнем конце за вора

5 жестко закреплен металлический уплотнитель 13 с наружным кольцевым выс-. тупом 14, выполненнь1м на уровне расупором 21. В осевом канале ствола 15 выполнено С 22 для шарового клапана, а в осевом канале ниппеля 20 установлено посадочное С 24 и посадочный ,клапан 25. На корпусе. установлен пакер 26. Натяжением KT 9 перемещают затвор 5 и устанавливают в нейтральное положение между С 2 и 3. Образу- ется гидродинамическая связь полости

КТ 9 через отверстие "в" с межтрубным надпакерным пространством. Клапан может применяться на любой глубине паронагнетательной скважины. 5 ил. положения обратной фаски.4 нижнего посадочного седла 3 корпуса 1.

Шток 8 содержит внутреннюю кольцевую расточку "б", в которой расположен свободно ствол 15 со стопорной гайкой на верхнем конце. Ход ствола

15 внутри кольцевой расточки "б" штока 8 ограничен снизу упором 16.

Ствол 15 и упор 16 связаны между собой срезным элементом 17. На внешней стороне. ствола 15 под упором 16 установлен и закреплен, например, посредством сварки разжимной конус 18, входящий во взаимодействие с металлическим уплотнителем 13.

Нижний конец ствола 15 оснащен кольцевым выступом 19, которнй охватывается ниппелем 20, с образованием подвижного соединения со стволом

15 и с корпусом 1. .Ход ниппеля 20 относительно корпуса 1 ограничен упором 21. В осевом канале ствола 15 выполнено седло 22 для шарового клапана 23 (фиг.3). В осевом канале ниппеля 20 установлено посадочное седло 24 с посадочным клапаном 25. Ниппель 20 и корпус 1 образуют между собой поршневую пару. Ствол 15 содержит радиальное циркуляционное отверстие

"в" под раэжимным конусом 18.Корпус 1 связан нижним концом с пакером 26 (показан условно).

Рассмотрим работу циркуляционного клапана, начиная с момента обеспечения спуска всей компоновки в скважину, включая термостойкий пакер, сам циркуляционный клапан и нагнетательную колонну труб .

В осевом канале ниппеля 20 на седло 24 в этом случае может быть установлен посадочный клапан 25, кото1629489

5 рый выполнен меньшего диаметра, чем диаметр проходного канала пакера 26, что позволяет осуществить беспрепят-. ственный его сброс на забой скважины.

Предположим, что посадка пакера

26 осуществлена, и рассмотрим работу циркуляционного клапана..

"Натяжением колонны труб 9 перемещают затвор 5 внутри кольцевой камеры г1 корцуса 1 с установкой его в нейтральное положение между посадоч. ными седлами 2 и 3. В результате образуется гидродинамическая связь полости нагнетательной колонны труб 9 через циркуляционное отверстие f> с межтр гбным надпакерным пространством.

Необходимость наличия этой связи возникает, например, в случае осушки межтрубного пространства путем подачи воздуха и в. случае осуществления процесса установки теплоизоляции путем ее намыва с последующим вьптариванием технологической жидкости, После этого осевым перемещением нагнетательной колонны труб 9 затвор 5 посадочной поверхностью 7 опирают на нижнее посадочное седло 3 корпуса 1 с передачей на него веса вышележащей нагнетательной колонны труб 9. При этом кольцевой выступ 14 металлического уплотнителя 19 располагается на уровне обратной фаски 4 нижнего седла 3.

В нагнетательной колонне труб 9 создают избыточное давление, которое дейСтвует на полную площадь сечения ниппеля 20, осевой канал которог о перекрьгг посадочным клапаном 25. Ниппель 20 перемещается oTUосительно корпуса 1 вниз до входа во взаимодействие с упором 21 и перемещает за -выступ 19 ствол 15, Происходит срез .срезного элемента 17.

Ра зжимной конус 18 п ер емеща ется стволом 15 относительно металлического уплотнителя 13 и деформирует последний в радиальном направлении до входа кольцевым выступом 14 во взаимодействие с обратной фаской 4 нижнего посадочного седла 3 с образованием герметичного контакта. Ход ни и ля

20, а значит и ход ствола 15 с разжимным конусом 18 подобраны таким образом, что разжимной конус 18 располагается своей гаглиндричесгой поверхностью внутри металлического уплотнителя 13, препятствуя его вы6 ходу из взаимодействия с обратной фаской 4 в процессе эксплуатации.

В этом папожении после съема посадочного клапана 25 с посадочного седла 24 известными приемами осуществляют эксплуатацию циркуляционного клапана в режиме нагнетания теплоносителя (фиг.2) . Следует отметить, что циркуляционный клапан по конструктивным особенностям позволяет осуществлять функции присоединительного устройства. При необходимости съема пакера 26 с места установки это можно осуществить простым натяжением колонны труб (фиг.2) .

Ос евое рас тя гивающе е усилие на пакер 26 передается через металлический уплотнитель 13.

70 Рассмотрим работу циркуляционного клапана в режиме вымыва из межтрубного пространства отслужившей теплоизоляции или в случае, когда необходима замена вышедшей Hs строя сек25 ции нагнетательной колонны. труб, Необходимость съема пакера 26 с места установки и нижележащего оборудования отсутствует. В этом случае с поверхности подают шаровой клапан 23 (фиг.3) с посадкой его на седло 22.

Избыточным дам:ением жидкости, . величина которого находится в пределах 2,0-3,0 MTIa, осуществляют перемещение ствола 15 с разжимным конусом

18 вниз относительно металлического уплотчителя 13. Нижний конец ствола

15 свободно перемещается внутри ниппеля 20. Ход ствопа 15 вниз происходит дО входа во взаимодействие разжимного конуса 18 с ннппелеь 20, 40 . Прн этом разжимной конус 18 выходит из взаимодействия с металлическим уплотнителем 13 и располагается ниже его.

Натяжением нагнетательной колонны труб 9 осевое усилие сообщается металлическому уплотгятелю 13, котов рый при определенном усилия в результате взаимодействия кольцевого высту50 па 14 с обратной феской 4 пластически деФормируется к оси скважины. Перемещением нагнетательной колонны труб 9 вверх затвор 5 устанавливается в нейтральное положение в кольцевой камере сг корпуса 1 с образованием гидродина:агческой связи межтрубного пространства с внутритрубным. После проведения необходимых технологических операций осуществляют опеоа1629489цию рассоединения циркуляционного клапана и пакера 26.

Ф

Для. этого затвор 5 перемещают в корпусе 1 в крайнее верхнее. положе5 ние. При расчетном натяжении нагнетательной колонны труб 9 и плавном ее вращении вводят выступы 12 на затворе 5 во взаимодействие с ответными шпицевыми пазами 11 в корпусе 1. Поскольку корпус 1 выполнен из двух частей, связанных одна с другой посредством левой резьбы, то правым вращением нагнетательной колонны труб 9 осуществляют рассоединение частей корпуса 1 одна от другой (фиг.4).

Нижняя часть корпуса 1 устройства остается в жесткой связи с пакером

26 на забое скважины. Колонна труб 9 с циркуляционным клапаном извлекаетая на поверхность. Осуществляют замену вышедших из строя деталей и готовят клапан к повторному спуску. При этом на посадочное седло 24 в ниппеле 20 устанавливают посадочный клапан 25 (фиг. 1) .

При .повторном спуске верхнюю часть корпуса 1 не устанавливают.

Это необходимо только для обеспече30 ния операции по перекрытию межтрубного пространства термостойким пакером 26. !

На нагнетательной колонне труб 9 циркуляционный клапан опускают в скважину до упора затвора 5 в нижнее посадочное седло 3 корпуса 1 (фиг.1).

Дальнейшая работа с клапаном ведется аналогично. формула и эобр етения

Циркуляционный клапан, включающий корпус с верхним и нижним седлами, связанный с колонной труб шток и установленный на нем затвор с двумя посадочными поверхностями, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы клапана sa счет увеличения герметичности его подвижных соединений, он снабжен уплотнителем в виде тонкостенной цилиндрической оболочки с выступом,. выполненным в его нижней части, стволом с циркуляционным отверстием, разжимным конусом, упором, ниппелем с посадочным седлом, обратной фаской и на нижнем седле для размещения выступа уплотнителя, причем уплотнитель связан верхней частью с затвором, а разжимной конус жестко установлен на стволе с возможностью взаимодействия с уплотнителем, при этом упор установлен в штоке с возможностью ограничения хода ствола, а ниппель с посадочным седлом концентрично установлен на стволе.

1629489

1б

13

Ж

7В

22

2

2 1629489

22

Составитель Т. Умариев

Редактор В. Петраш Техред А;Кравчук Корректор Т. Малец

Заказ 418 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1

tl tt

Г «01