Скважинное клапанное устройство

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к оборудованию скважин, оснащенных погружными электронасосами. Обеспечивает повышение надежности и расширение функциональных возможностей клапана при работе в скважине, оборудованной футерованными трубами. Сущность изобретения: устройство включает корпус с седлом и радиальными отверстиями и подвижную втулку с обратным клапаном. Наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса. Она с седлом корпуса, расположенным выше радиальных отверстий, образует клапанную пару. Обратный клапан золотникового типа размещен во внутренней полости подвижной втулки и подпружинен относительно нее. Втулка в нижнем ее положении находится ниже радиальных отверстий корпуса. Втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки втулки на седло корпуса и открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к оборудованию скважин, оснащенных погружными электронасосами.

Известный клапанный узел для УЭЦН, содержащий корпус с соосно расположенными верхним и нижним клапанами. Нижний клапан перекрывает осевой канал и предотвращает слив жидкости из полости корпуса в ЭЦН при его отключении, а верхний клапан установлен в канале, сообщающем затрубное пространство с полостью корпуса клапанного узла. Затворы клапанов подпружинены. (Рационализаторское предложения и изобретения, рекомендуемые Министерством нефтяной промышленности для внедрения на предприятиях отрасли, серия "Нефтепромысловое дело", вып. 2, М.: ВНИИОЭНГ, 1987, с. 6-7, рис. 4).

Клапанный узел не обеспечивает надежной работы в подземном оборудовании скважин, поскольку не дает возможности прямой циркуляции жидкости, а следовательно, и слива жидкости из НКТ при подъеме ЭЦН.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является глубинный клапан, включающий корпус с радиальными каналами, внутри которого размещен обратный клапан с затвором и седлом (а. с. 1219787, A E 21 B 34/06, 1986).

Недостатком этого клапана является низкая надежность его в скважинах, оборудованных футерованными трубами. В положении слива или циркуляции жидкости в клапане верхнее уплотнительное кольцо из-за отсутствия с внутренней стороны опорной поверхности выходит из канавки и срезается осколками покрытия, находящимися в жидкости. Это приводит к нарушению герметичности и утечки жидкости при работе электропогружного насоса.

Кроме того, обратный клапан размещен на уровне боковых отверстий, сообщающих клапан с затрубным пространством, что при прямой промывке АСПО растворителями обуславливает образование пробки в клапане и повышение давления закачки выше допустимого.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей клапана при работе в скважине, оборудованной футерованными трубами.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса, расположенным выше его радиальных отверстий, образует клапанную пару. А обратный клапан в виде клапана золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размещен во внутренней полости подвижной втулки, находящейся на нижнем ее положении, ниже радиальных отверстий корпуса, и подпружинен относительно подвижной втулки. При этом подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости.

На фиг. 1 изображено скважинное клапанное устройство при работе электропогружного насоса. На фиг. 2 то же, в положении слива или циркуляции жидкости после остановки насоса. Скважинное клапанное устройство состоит из корпуса 1 с радиальными отверстиями 2 и седла 3 с острой рабочей кромкой, подвижной втулки 4 с уплотнительными кольцами 5, верхняя часть которой выполнена в виде усеченного конуса 6 с углом конусности 28-30 градусов, выполняющей функции затвора. Во внутренней полости втулки 4 размещен обратный клапан 7 золотникового типа, содержащий пробку 8, радиальные отверстия 9, пружину 10, регулировочную гайку 11. Последняя предназначена для более точного регулирования усилия сжатия пружины 10. Перемещение втулки 4 в нижнее положение ограничено наконечником 12.

Клапан работает следующим образом: клапанное устройство устанавливают в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) над погружным электронасосом.

После пуска в работу электронасоса под обратным клапаном 7 и подвижной втулкой 4 повышается давление, обусловленное начальной нагрузкой сжатия пружины 10, которая предварительно задана равной или больше осевой нагрузки, обеспечивающей перемещение втулки 4 вверх. После достижения необходимого перепада давления, обуславливающего осевую нагрузку, подвижная втулка 4 с обратным клапаном 7 перемещается вверх и конической частью 6 садится на острую кромку седла 3 корпуса 1. Дальнейшее возрастание давления жидкости приводит к дополнительному сжатию пружины 10 и открытию радиальных отверстий 9 обратного клапана 7. После этого жидкость через радиальные отверстия 9 поступает в колонну НКТ. При этом втулка 4 с конической частью 6, выполняющая функции затвора, за счет дополнительного увеличения осевой нагрузки еще сильнее прижимается к острой кромке седла 3 корпуса 1, что в результате самопритирания поверхностей обеспечивает надежную герметичность. Кроме того, по мере возрастания напора для подъема жидкости в колонне НКТ (что сопровождается снижением уровня жидкости в затрубном пространстве скважины) повышается восходящая осевая нагрузка, действующая на втулку 4 в результате увеличения разности давлений под втулкой 4 и над ее конической поверхностью 6, находящейся под седлом. Поэтому обеспечивается надежная герметичность клапана, даже если в рабочей среде присутствуют твердые осадки парафина, смол, осколки покрытия труб и т.д. После остановки электронасоса давление под обратный клапан 7 снизится, пружина 10 опустит пробку 8 до втулки 4 и закроются радиальные отверстия 9 (фиг. 2). Под действием обратного потока жидкости втулка 4 с обратным клапаном 7 опустится в нижнее положение до ограничителя наконечника 12. При этом втулка 4 и пробка 8 обратного клапана 7 находится ниже радиальных отверстий 2 корпуса 1 и тем самым обеспечивается максимальная сообщаемость центрального прохода клапана с радиальными отверстиями 2. Это обеспечивает качественную прямую промывку НКТ от отложений парафина и солей в пределах допустимого давления закачки растворителей и ингибиторов. При этом кроме экономии объема закачиваемых растворителей и ингибиторов еще обеспечивается минимальное противодавление на пласт и не создается избыточного давления на погружные электронасосы.

Кроме вышесказанного, скважинное клапанное устройство обеспечивает защиту насоса от обратного потока жидкости при его остановке, снижение нагрузки на электронасос при пуске, обратную циркуляцию жидкости через трубы после остановки насоса и слива жидкости из труб при подъеме.

Формула изобретения

Скважинное клапанное устройство, включающее корпус с седлом и радиальными отверстиями, подвижную втулку с обратным клапаном, отличающееся тем, что наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса, расположенным выше его радиальных отверстий, образует клапанную пару, а обратный клапан в виде клапана золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размешен во внутренней полости подвижной втулки, находящейся в нижнем ее положении ниже радиальных отверстий корпуса, и подпружинен относительно подвижной втулки, при этом подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2