скважинный клапан-отсекатель

Формула изобретения

Скважинный клапан-отсекатель, включающий цилиндрический корпус с размещенными в нем запорным узлом в виде подвижного и неподвижного дисков с соосно расположенными отверстиями и механизма управления в виде верхнего и нижнего средоразделителей, обратных клапанов, цилиндра с рабочим поршнем и подпружиненным штоком, установленным с возможностью взаимодействия с подвижным диском, отличающийся тем, что он снабжен системой аварийного закрытия запорного узла и каналом управления, корпус как минимум одного обратного клапана, запорный узел и цилиндрический корпус образуют полость, в которой размещен цилиндр с рабочим поршнем, и подпружиненным штоком, система аварийного закрытия запорного узла выполнена в виде сосуда высокого давления с запорным узлом и приводом его управления, и подпружиненного поршня с установленным на нем уравнительным клапаном, при этом канал управления гидравлически связывает цилиндр механизма управления с надклапанным пространством, подпружиненный поршень с установленным на нем уравнительным клапаном размещен в цилиндре механизма управления с возможностью перекрытия канала управления при перемещении, сосуд высокого давления установлен на цилиндре механизма управления, рабочий поршень выполнен заодно со штоком и кинематически связан с подвижным диском посредством обгонной муфты, нижний средоразделитель выполнен в виде плунжера с возвратной пружиной и сальникового уплотнения в корпусе, установленном на подвижном диске.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для эксплуатации нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для герметичного перекрытия ствола скважины при проведении ремонтных работ, а также автоматического перекрытия ствола в аварийных ситуациях.

Известен клапан отсекатель [1] содержащий корпус с закрепленным в нем запорным узлом, состоящим из двух дисков с отверстиями, имеющими возможность разворота относительно друг друга на определенный угол до совмещения отверстий и с расположенными на одном из дисков обратными клапанами механизма управления, а также механизма управления, состоящего из цилиндра с поршнем и подпружиненного штока с нарезанной винтовой канавкой, кинематически связанного с подвижным диском.

Недостатком известного клапана является то, что обратные клапаны механизма управления размещены на неподвижном диске, что приводит к снижению пропускной способности.

Цель изобретения повышение пропускной способности клапана, а также возможности его автоматического закрытия в аварийных случаях.

Указанная цель достигается тем, что узел обратных клапанов размещен отдельно от запорного узла и образует с последним полость, в которой расположен цилиндр механизма управления, гидравлически связанный с надклапанным пространством при помощи канала управления. Кроме того, на цилиндре механизма управления установлена система аварийного автоматического закрытия клапана.

На чертеже изображен общий вид устройства.

Скважинный клапан отсекатель состоит из корпуса 1, внутри которого размещен запорный узел 2 в виде неподвижного диска 3 и подвижного диска 4, имеющих соосно расположенные отверстия, механизма управления запорным узлом, выполненного в виде верхнего 5 и нижнего 6 средоразделителей, состоящего из плунжера 7 и пружины 8, уплотнения 9 и корпуса 10 средоразделителей, обратного клапана 11, рабочего цилиндра 12, совмещенного со штоком поршня 13 и возвратной пружиной 14. На цилиндре 12 установлена система аварийного закрытия клапана, состоящего из сосуда высокого давления 15, запорного узла 16, привода управления запорным узлом 17, поршня 18, пружины 19, уравнительным клапаном 20. Полости А и Б связаны между собой каналом управления 21. Кинематическая связь между штоком 13 и подвижным диском 4 осуществляется через обгонную муфту 22 за счет винтовой канавки на штоке 13 и корпуса 10. Все полости механизма управления заполнены маслом. Сосуд высокого давления 15 обладает потенциальной энергией.

Привод запорного узла 17 имеет определенное гидравлическое сопротивление.

Работа клапана отсекателя осуществляется следующим образом.

Устройство спускают в скважину в открытом состоянии и устанавливают на пакере. Освоение скважины осуществляется обычным способом и скважина вводится в работу. При этом клапан узла 11 не препятствует движению флюида. При возникновении необходимости перекрытия ствола скважины в затрубном пространстве создают определенное давление, при этом клапан узла 11 закрывается, а давление через верхний средоразделитель 5 по каналу 21 передается на поршень 13, шток поршня, перемещаясь, своей винтовой канавкой воздействует на обгонную муфту 22, которая, замыкаясь, приводит во вращение подвижный диск 4 до полного закрытия запорного узла клапана 2 отсекателя. При сбросе давления в затрубном пространстве до P 0 пластовое давление, а также усилия пружин возвращают поршень 13 в исходное состояние. Обгонная муфта 22 во время хода штока 13 вверх размыкается и, проворачиваясь, не влияет на подвижный диск 4. Все детали механизма управления занимают исходное положение. Клапан закрыт. Открытие клапана отсекателя осуществляется повторным созданием избыточного давления в затрубном пространстве. При этом давление по каналу управления 22 воздействует на механизм управления запорным узлом, открывая его, а обратный клапан 11, находясь в закрытом состоянии, поддерживают необходимое давление управления. При сбросе давления до P 0 все детали механизма управления занимают исходное положение. Клапан открыт.

При возникновении аварийной ситуации, например нарушении целостности устьевого оборудования и превышении расхода флюида расчетных для данного клапана значений, сила гидравлического сопротивления привода 13 воздействует на запорный узел 16, приводя его в действие. Потенциальная энергия, освобождаясь из сосуда 15 и поступая в полость B, действует на поршень 18 аварийной системы, который при перемещении вначале перекрывает канал управления 21, а затем действует на рабочий поршень 13 и соответственно на весь механизм управления запорным узлом 2, переводя клапан в закрытое состояние. В конце хода поршня 18 происходит открытие уравнительного клапана 20, который остается в открытом состоянии. Давление в механизме управления выравнивается, пружина 19 возвращает поршень в исходное положение, при этом открывается канал управления 21 и все детали механизма управления занимают исходное положение. Клапан отсекатель закрыт и возможны дальнейшие операции с ним. Аварийная система рассчитана на одноразовое срабатывание.

Источники информации

Патент РФ 2011797 от 27.01.92 г.