Устройство для перекрывания потока флюида в скважине

 

Изобретение относится к добыче нефти, газа и газоконденсата и может быть использовано при фонтанной, газлифтной и насосной эксплуатации скважин, а также для отсекания потока из пласта в случае падения давления на устье скважины, например, открытого фонтана, проведения подземного ремонта без глушения скважины, а при глушении скважины раствором - для исключения поглощения раствора продуктивным пластом. Обеспечивает возможность перекрытия скважины во время работы, при аварийных ситуациях, при проведении капитальных ремонтов и прочих условиях. Сущность изобретения: устройство включает пакер, нижний отсекающий клапан, узел передачи давления с шаровым клапаном, механизм управления отсекающим клапаном и плунжер. Согласно изобретению механизм управления отсекающим клапаном содержит соосно установленный с плунжером цилиндрический корпус с последовательно повторяющимися на его внутренней поверхности разноглубокими пазами, возвратную пружину и втулки с выступами для взаимодействия с пазами корпуса. Узел передачи давления выполнен в виде поршня с осевым отверстием и прикрепленного к нему плунжера. Он проходит через это отверстие, выполнен пустотелым с проточными отверстиями на нижнем конце и перепускным отверстием между узлом передачи давления и поршнем. При этом отсекающий клапан кинематически соединен с плунжером. Плунжер жестко связан с механизмом управления отсекающим клапаном. 1 ил.

Изобретение относится к добыче нефти, газа и газоконденсата и может быть использовано при фонтанной, газлифтной и насосной эксплуатации скважин, а также для отсекания потока флюида из пласта в случае падения давления на устье скважины, проведения подземного ремонта без глушения скважины, а при глушении скважины раствором - для исключения поглощения раствора продуктивным пластом.

Известна скважинная установка (авт. свид. СССР №985260, Е 21 В 34/06, Бюллетень №48 от 30.12.82), включающая колонну труб, пакер и расположенное ниже него клапанное отсекательное устройство. Недостатком этой установки является то, что клапанное отсекательное устройство расположено по центру трубы, из-за чего сужается проходное сечение подъемника, имеет сложную конструкцию.

Известен клапан-отсекатель с дистанционным клапаном, управляемым хвостовиком насосной установки (Асфандияров Х.А. и др. Современные конструкции клапанов-отсекателей. - В.: ВНИИОЭНГ, 1982, с. 16-17). Недостаток этого устройства заключается в том, что для закрытия отсекающего клапана необходимо приподнять колонну НКТ (насосно-компрессорной трубы), а это возможно только при наличии устьевого сальника, предотвращающего выброс продукции из скважины.

Известна скважинная установка для регулирования и отсекания потока среды (патент РФ №2194152, В 21/12, Е 21 В 34/06, опубл. 2002), включающая спущенную в скважину колонну труб, оснащенную по крайней мере одним пакером и съемным клапаном-регулятором и отсекателем, выполненным в виде корпуса с входными и выходными отверстиями, внутри которого размещены сильфон, шток, затвор, седло, а также снабженная под пакером по меньшей мере одной скважинной камерой с пропускными входными и выходными отверстиями, в которую установлен съемный клапан-регулятор и отсекатель, при этом ниже нее размещен хвостовик их насосно-компрессорных труб с наконечником, выполненным в виде заглушки или ниппеля со срезной пробкой, или со съемной глухой пробкой, или клапаном. Недостатком ее является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и техническому эффекту является устройство для перекрытия потока флюида в скважине, включающее пакер, нижний отсекающий клапан, узел передачи давления с шаровым клапаном, механизм управления отсекающим клапаном и плунжер (Асфандияров Х.А. и др. Современные конструкции клапанов-отсекателей. - М.: ВНИИОЭНГ, 1982, с. 18-19). Недостатком устройства является сложность управления нижним клапаном и, как следствие, малая надежность при перекрытии потока в скважине.

Поставлена задача: перекрыть скважину во время работы, при аварийных ситуациях, при проведении капитальных ремонтов и пр. условиях.

Технический результат заключатся в повышении эффективности и надежности заявляемого устройства при различных способах эксплуатации скважины, а также упрощение процесса управления при перекрытии потока флюида скважины.

Поставленная задача решается тем, что в известной установке для перекрытия потока флюида в скважине, включающая пакер, нижний отсекающий клапан, узел передачи давления с шаровым клапаном, механизм управления отсекающим клапаном и плунжер, согласно изобретению механизм управления отсекающим клапаном содержит соосно установленный с плунжером цилиндрический корпус с последовательно повторяющимися на его внутренней поверхности разноглубокими пазами, возвратную пружину и втулки с выступами для взаимодействия с пазами корпуса, а узел передачи давления выполнен в виде поршня с осевым отверстием и прикрепленного к нему плунжера, проходящего через это отверстие, выполненного пустотелым с проточными отверстиями на нижнем конце и перепускным отверстием между узлом передачи давления и поршнем, при этом отсекающий клапан кинематически соединен с плунжером, жестко связанным с механизмом управления отсекающим клапаном.

Механизм управления отсекающим клапаном кинематически соединен с плунжером, нижний конец которого кинематически соединен с отсекающим клапаном, а верхний соединен жестко с узлом передачи давления.

Отсекающий клапан кинематически соединен с плунжером, жестко связанным с механизмом управления отсекающим клапаном.

Плунжер выполнен пустотелым с проточными отверстиями на нижнем конце и перепускным отверстием, расположенным между узлом передачи давления и пакером.

Перепускное отверстие на плунжере предназначено для выравнивания давления под поршнем при его движении.

На наружной поверхности плунжера выполнена кольцевая выточка для установки втулок и передачи осевого усилия к механизму управления.

На верхнем конце плунжера установлен узел передачи давления, выполненный в виде подвижного поршня с осевым отверстием для прохождения и прикрепления плунжера.

Узел передачи давления выполнен в виде поршня с осевым отверстием для прохождения и прикрепления плунжера.

На внутренней поверхности корпуса выполнены последовательно повторяющиеся разноглубокие пазы.

На верхнем конце корпуса установлена гайка для закрепления элементов механизма управления.

Устройство для перекрытия потока флюида устанавливают на обсадной колонне выше зоны перфорации при помощи НКТ.

На чертеже приведено устройство для перекрытия потока флюида в скважине.

Устройство включает нижний отсекающий клапан 1, кинематически соединенный с пустотелым плунжером 2 с проточными отверстиями 3 на нижнем конце его и перепускным отверстием 4 на верхнем его конце. Механизм управления 5 с отсекающим клапаном содержит цилиндрический корпус 6, установленный соосно с плунжером 2, втулки 7 и 8 с выступом и возвратную пружину 9. На внутренней поверхности корпуса 6 выполнены последовательно повторяющиеся разноглубокие пазы 10 и 11. На наружной поверхности плунжера 2 выполнена кольцевая выточка 12 для установки втулок 7 и 8 и передачи осевого усилия к механизму управления 5. На верхнем конце плунжера 2 установлен поршень 13 с осевым отверстием 14 для прохождения и прикрепления плунжера 2. Верхний конец 15 поршня 13 образует седло для шарового клапана 16. Крепление элементов поршня выполнено гайкой 17. Отверстие 4 на плунжере предназначено для выравнивания давления под поршнем 13 при его движении. На верхнем конце корпуса 6 установлена гайка 18 для закрепления механизма управления 5. Нижнее герметизирующее-запирающее устройство 19 также выполнено в виде поршня, по осевому каналу которого проходит пустотелый плунжер 2. Устройство для перекрытия потока флюида устанавливают на обсадной колонне 20 выше зоны перфорации 21 при помощи НКТ (не показана).

Устройство работает следующим образом.

Во время работы скважины нижний отсекающий клапан 1 открыт, шаровой клапан 16 находится в верхнем положении и поток флюида проходит через пустотелый плунжер 2. Для закрытия отсекающего клапана 1 с поверхности подают импульс давления, например, компрессором (0,5-10.0 МПа) в зависимости от пластового давления. При этом шаровой клапан 16 разрывается и поршень 13, который жестко соединен с плунжером 2, перемещает последний в нижнее положение. Одновременно плунжер 2 перемещает втулки 7 и 8 таким образом, что выступ на втулке 8 выходит из неглубокого паза 10, пружина 9 при этом сжимается. После сброса давления (P₁<Р, где P₁ и Р₂ соответственно давление флюида над и под устройством в скважине) втулки 8 за счет скоса паза на внутренней поверхности корпуса 6 выступом становится глубокий паз 11 и пружина 9 возвращает плунжер 2 в исходное (верхнее) положение. Клапан 1 закрывается.

Для открытия клапана 1 снова подают импульс давления в скважину от компрессора. Поршень 13 через плунжер 2 перемещает выступ на втулке 8 в следующий неглубокий паз на поверхности корпуса 10. После снятия давления плунжер 2 под действием пружины 9 и пластового давления возвращается назад только частично, т.к. движение его ограничивается втулкой 8 и неглубоким пазом 10. Клапан 1 остается в открытом положении.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит повысить эффективность управления при перекрытии потока флюида за счет отсекания продуктивного пласта от скважины при остановке насоса или подземном ремонте без глушения, а также позволит сохранить фильтрационно-приточные характеристики пласта и облегчить быстрый вывод скважины на технологический режим при глушении скважины.

Технический результат заключатся в повышении эффективности и надежности заявляемого устройства при различных способах эксплуатации скважины, а также упрощении процесса управления при перекрытии потока флюида в скважине.

Формула изобретения

Устройство для перекрывания потока флюида в скважине, включающее пакер, нижний отсекающий клапан, узел передачи давления с шаровым клапаном, механизм управления отсекающим клапаном и плунжер, отличающееся тем, что механизм управления отсекающим клапаном содержит соосно установленный с плунжером цилиндрический корпус с последовательно повторяющимися на его внутренней поверхности разноглубокими пазами, возвратную пружину и втулки с выступами для взаимодействия с пазами корпуса, а узел передачи давления выполнен в виде поршня с осевым отверстием и прикрепленного к нему плунжера, проходящего через это отверстие, выполненного пустотелым с проточными отверстиями на нижнем конце и перепускным отверстием между узлом передачи давления и поршнем, при этом отсекающий клапан кинематически соединен с плунжером, жестко связанным с механизмом управления отсекающим клапаном.

РИСУНКИРисунок 1