двухпозиционный обратный клапан

Формула изобретения

Двухпозиционный обратный клапан, включающий корпус, во внутренней полости которого размещена втулка с седлом под запорный орган, установленную под седлом перегородку с осевым каналом под шток запорного органа и пружиной, установленной на шток между запорным органом и перегородкой, отличающийся тем, что между перегородкой и хвостовой частью штока установлена дополнительная пружина, а между корпусом и втулкой с седлом - пружинный фиксатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам, используемым при креплении, ликвидации аварий и ремонтных работах нефтяных и газовых скважин, а также как следящий орган в автоматических системах управления.

Известен клапан обсадной колонны, содержащий корпус с седлом под запорный орган, на который посажена тарелка со штоком, тарелка относительно седла подпружинена через шайбу, закрепленную на конце штока (Справочник инженера по бурению. Том 1. М. "Недра", рис. XI.II, стр. 402).

Недостатком известного клапана является сложность спуска колонны труб в скважину, где из-за постоянного закрытого положения клапана с нижней стороны колонны образующаяся внутренняя пустота снижает ее общий удельный вес.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клапан, содержащий корпус, во внутренней полости между буртами которого размещена втулка с седлом, под втулкой размещен запорный орган со штоком, зафиксированный в башмаке срезным элементом, с противоположной стороны запорного элемента втулка опирается о бурт корпуса, а со стороны запорного органа - о съемный бурт (а.с. СССР N 1654547, М.кл. E 21 B 34/10).

Недостатком такого устройства является невозможность использования его в сложных аварийных ситуациях при выбросах продуктивного пласта.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, является предотвращение аварийной ситуации при цементаже и капитальном ремонте скважин.

Техническим результатом настоящего изобретения является возможность разобщения затрубного пространства при резком увеличении перепада давления.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном клапане, включающем корпус, во внутренней полости которого размещена втулка с седлом под запорный орган, установленную под седлом перегородку с осевым каналом под шток запорного органа и пружиной, установленной на шток между запорным органом и перегородкой, между перегородкой и хвостовой частью штока установлена дополнительная пружина, а между корпусом и втулкой с седлом установлен фиксатор в виде упорной пружины.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен предлагаемый клапан в исходном положении во время спуска колонны в скважину. Положение клапана - открытое, но только до возникновения аварийной ситуации, а на фиг. 2 - в процессе цементажа и ликвидации аварии задавливанием выброса продуктивного пласта, когда устройство работает как обратный клапан.

Клапан состоит из корпуса 1, во внутренней полости которого, между буртиками 2 и 3 с возможностью осевого перемещения установлена втулка-седло 4 под запорный орган 5 со штоком 6. Шток 6 пропущен через осевой канал перегородки 7 с отверстиями, жестко установленной в корпусе 1. В хвостовой части к штоку 6 жестко, например при помощи резьбового соединения прикреплена съемная шайба 8. Между запорным органом 5 и перегородкой 7 и шайбой 8 на шток продеты пружины 9 и 10. В паз 11 втулки-седла 4 установлен пружинный фиксатор.

Устройство работает следующим образом. Спуск колонны осуществляется в сторону запорного органа. Усилие пружин 9 и 10 подобраны таким образом, что гидродинамическое давление в затрубном пространстве, возникающее от спускаемой колонны, постоянно держит втулку-седло 4 в прижатом положении к бурту 2. С другой стороны, сила трения, создаваемая фиксатором-пружиной 12, также способствует удержанию втулки-седла 4 в определенном положении. Поэтому при спуске колонны в нормальных условиях запорный орган 5 до седла 4 не достает. При резком же возрастании давления в затрубном пространстве из-за выброса продуктивного пласта за счет дополнительного сжатия пружины 10, устройство начинает работать как обратный клапан. После окончания спуска колонны давление снизу прекращается и начинается нагнетание цементного раствора сверху, который отжимает втулку-седло 4 вниз до упора 3 до тех пор, пока упорная пружина 12 частично не войдет в паз 11. В таком положении втулки-седла устройство превращается в обыкновенный обратный клапан. В случае возникновения высокого давления снизу из-за выброса продуктивного пласта, его через данный клапан можно тем же цементным раствором задавливать сверху, предотвратив тем самым аварийную ситуацию. Он будет держать давление снизу до тех пор, пока не начнутся ликвидационные работы сверху. Гидродинамическое давление от веса спускаемой колонны, а в случае аварийного выброса и давление продуктивного пласта гарантированно держат втулку-седло 4 в постоянно прижатом положении к бурту 2. После спуска колонны цементный раствор, подаваемый под давлением, начинает воздействовать на втулку-седло 4 уже сверху, благодаря чему оно перемещается принудительно вниз до упора 3. При этом происходит фиксация втулки-седла 4 и корпуса 1 пружиной 12. Вторая позиция втулки-седла 4 конечная и в обратном его перемещении вверх нет необходимости. В этом положении клапан остается в скважине навсегда. В дальнейшем, если проходка скважины продолжается, его разбуривают.

Таким образом, предлагаемый двухпозиционный обратный клапан позволяет предотвратить аварийные ситуации при цементажа и капитальном ремонте скважин путем разобщения затрубного пространства при резком увеличении перепада давления.