клапан для освоения скважин

Формула изобретения

Клапан для освоения скважин, содержащий полый корпус с радиальными отверстиями и размещенный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения полый золотник с поршнем, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса имеет ступенчатую выемку, в которой размещен упомянутый золотник с поршнем, при этом золотник снабжен радиальными отверстиями, в крайнем нижнем положении золотника совпадающими с радиальными отверстиями корпуса, поршень золотника расположен в его средней части, а выше и ниже поршня между корпусом и золотником образованы камеры, верхняя из которых посредством радиальных отверстий сообщена с затрубным пространством, а нижняя герметизирована.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при освоении скважин.

Известен клапан для освоения скважин, состоящий из корпуса с радиальными отверстиями и подпружиненного запорного элемента, выполненного в виде поршня, жестко связанного с уплотнительным элементом [1].

Недостатком такого клапана является то, что его центральный канал перекрыт, что не позволяет спускать в скважину при ее освоении глубинные приборы.

Известен также циркуляционный клапан для освоения скважин, включающий полый корпус с радиальными каналами, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый ступенчатый золотник, имеющий в верхней части большую головку (поршень), в нижней части меньшую головку, образующие кольцевую полость, и завихритель потока, выполненный в виде втулки с наклонными лопатками, жестко закрепленный в корпусе [2].

Недостатком такого клапана является то, что его центральный канал из-за наличия уступов конструктивно не обеспечивает прохождение глубинных приборов (манометров).

Изобретение решает задачу создания клапана для освоения скважин, обеспечивающего возможность спуска в скважину при ее освоении глубинных приборов.

Поставленная задача решается следующим образом. В клапане для освоения скважин, содержащем полый корпус с радиальными отверстиями и размещенный в нем с возможностью ограниченного осевого перемещения полый золотник с поршнем, внутренняя поверхность корпуса имеет ступенчатую выемку, в которой размещен упомянутый золотник с поршнем, при этом золотник снабжен радиальными отверстиями, которые при нахождении золотника в крайнем нижнем положении совпадают с радиальными отверстиями корпуса, поршень золотника расположен в его средней части, а выше и ниже поршня между корпусом и золотником образованы камеры, верхняя из которых посредством радиальных отверстий сообщена с затрубным пространством, а нижняя герметизирована.

Размещение золотника в выемке корпуса при наличии других указанных выше особенностей конструктивного выполнения клапана освобождает центральный канал клапана от уступов и обеспечивает прохождение через него глубинных приборов в процессе освоения скважины.

На чертеже изображен предлагаемый клапан для освоения скважин, частичный продольный разрез.

Клапан включает полый корпус (в целом на чертеже не обозначен), выполненный составным из трех частей (верхней 1, средней 2 и нижней 3), соединенных между собой с помощью резьб, что облегчает изготовление и сборку клапана. Верхняя 1 и нижняя 3 части корпуса выполнены в виде патрубков, соответственно с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с насосно-компрессорными трубами. Внутренняя поверхность корпуса имеет ступенчатую выемку, простирающуюся от направленного внутрь выступа верхней части 1 до нижней части 3 корпуса, в которой с возможностью ограниченного осевого перемещения размещен полый золотник 4 с поршнем 5, расположенным в его средней части. Выше и ниже поршня 5 между корпусом и золотником образованы камеры, соответственно, 6 и 7, верхняя из которых посредством радиальных отверстий 8 сообщена с затрубным пространством, а нижняя герметизирована с помощью уплотнительных колец. Корпус клапана имеет второй ряд радиальных отверстий 9, а золотник - радиальные отверстия 10, которые при нахождении золотника в крайнем нижнем положении совпадают с радиальными отверстиями 9 корпуса.

Клапан работает следующим образом.

Клапан устанавливается на колонне насосно-компрессорных труб выше пакера (на чертеже не показаны), при этом внутренний диаметр центрального канала клапана благодаря размещению золотника 4 в выемке корпуса соответствует внутреннему диаметру труб, с которыми соединяются верхняя муфтовая и нижняя нипельная части клапана. Во время спуска в скважину колонна находится в уравновешенном состоянии от гидростатики, при этом золотник 4, который в исходном положении за счет находящегося в полости 7 сжатого воздуха поджимался к внутреннему выступу верхней части 1 корпуса, остается в крайнем верхнем (закрытом) положении.

Для сообщения затрубного пространства с полостью насосно-компрессорных труб необходимо запакероваться и создать в надпакерной зоне давление. Под действием избыточного давления, которое действует через верхние отверстия 8 в корпусе на поршень 5, золотник 4 переместится вниз до упора, его отверстия 10 совместятся с отверстиями меньшего диаметра 9 корпуса и установится сообщение затрубного пространства с внутренней полостью колонны, при этом центральный канал клапана остается свободным.

При сбрасывании давления в надпакерной зоне золотник 4 под действием сил сжатого воздуха в камере 7 переместится вверх и перекроет сообщающиеся каналы с затрубным пространством.

Предлагаемый клапан позволяет в процессе освоения и испытания скважин производить спуск (прохождение) глубинных манометров на забой скважины при проведении гидродинамических исследований.

Клапан испытан при освоении скважин методом мгновенного многократного создания высоких депрессий на пласт с целью обеспечения форсированного режима очистки призабойной зоны от бурового раствора и других кольматирующих агентов. Результаты испытания положительны.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 209362, кл. E 21 B 43/14, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР N 567806 кл. E 21 B 43/00, 1977 (прототип).