Внутрискважинный клапан для перепуска газа

Внутрискважинный клапан для перепуска газа

Реферат

Изобретение относится к подземному скважинному оборудованию и может быть использовано при эксплуатации, освоении, глушении и промывке нефтедобывающих скважин при работах, связанных с перепуском газа из межтрубного пространства скважины в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известно устройство для сброса газа из затрубного пространства, состоящее из погружного двигателя, центробежного насоса и эжекторного устройства, включающего в себя сопло, камеру смешения и диффузор. На уровне камеры смешения выполнен канал для перепуска газа из затрубного пространства, оборудованный обратным клапаном. При работе насоса добываемая жидкость направляется через сопло, создавая в области камеры смешения разрежение, вызывающее открытие клапана и перепуск газа из затрубного пространства в область камеры смешения. Газ, смешиваясь с добываемой жидкостью, поступает в диффузор и далее поднимается на устье скважины (патент РФ №2079636, кл. Е21В 43/00, опубл. 20.05.1997 г.).

Данное устройство применимо только в паре с центробежным насосом и работоспособно только при работе насоса с устойчивым режимом работы эжектерного насоса, который дополнительно усложняет внутрискважинное оборудование.

Известно устройство перепуска газа из межтрубного пространства скважины в колонну НКТ, включающее соединенный с обоих концов с НКТ корпус со сквозными радиальными отверстиями, которые перекрыты втулкой, установленной на резьбовом негерметичном соединении снаружи корпуса (патент РФ №2074954, кл. Е21В 43/00, Е21В 43/12, опубл. 10.03.1997).

Известное устройство обеспечивает перепуск газа и жидкости в прямом и обратном направлении без возможности прекращения пропуска и регулировки расхода газа и жидкости через устройство.

Наиболее близким к изобретению по сущности является устройство для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб, включающее соединенную с обоих концов с НКТ муфту с боковым отверстием, куда соединен корпус. Корпус снабжен соединяющимся между собой продольным каналом и боковым отверстием, совмещенным с боковым отверстием муфты. В продольном канале корпуса расположен штуцер и обратный клапан с фильтром. Обратный клапан обеспечивает стравливание газа при повышении давления в межтрубном пространстве над давлением в колонне НКТ на 0,1-0,2 МПа. При этом устройство обеспечивает снижение расхода при циркуляции жидкости не более чем на 10% (патент РФ №2303124 С1, кл. Е21В 43/12, опубл. 20.07.2006 г., - прототип).

Известное устройство наряду с перепуском газа обеспечивает также перепуск жидкости из межтрубного пространства в колонну НКТ при промывке и глушении скважины, что снижает эффективность процесса глушения и обратной промывки скважины при ремонтных работах.

В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности работы устройства для перепуска газа из межтрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб за счет исключения циркуляции жидкости через клапанное устройство при глушении и промывке скважины.

Задача решается тем, что во внутрискважинном клапане для перепуска газа, включающем соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием, куда встроен корпус клапана с перепускным отверстием, согласно изобретению корпус выполнен в виде ступенчатого цилиндра и в нем последовательно соосно размещены гайка с центральным ступенчатым отверстием и острой торцевой кромкой, подпружиненный золотник с продольными каналами по периферии, уплотнительной прокладкой и запорным элементом в виде болта с коническим наконечником, причем золотник с уплотнительной прокладкой имеет возможность взаимодействовать с торцевой кромкой гайки, а запорный элемент, одновременно удерживающий уплотнительную прокладку на золотнике, при запирании перепускного отверстия корпуса ограничивает ход золотника и дальнейшее сжатие пружины, при этом корпус с наружной стороны снабжен нижней и верхней вертикальными косынками. Золотник, пружина и запорный элемент клапана выполнены из нержавеющего материала, а уплотнительная прокладка изготовлена из полиуретана.

На фиг. 1 представлен предлагаемый внутрискважинный клапан для перепуска газа в продольном разрезе.

Предлагаемый внутрискважинный клапан устанавливается в приустьевой части колонны НКТ, т.е. между первой и второй или второй и третьей трубами от устья.

Внутрискважинный клапан состоит из муфты 1 с боковым отверстием 2, соединяющей насосно-компрессорные трубы 3 и 4. В боковое отверстие 2 встроен ступенчатый цилиндрический корпус клапана 5 с перепускным отверстием 6, выполненным на его дне. В корпус 5 завернута гайка 7 со ступенчатым отверстием 8, острой торцевой кромкой 9 и шестигранным гнездом 10 под ключ. Под гайкой 7 в корпусе 5 расположен подпружиненный золотник 11 с полиуретановой уплотнительной прокладкой 12 и продольными каналами 13. При этом пружина 14 расположена между золотником 11 и дном корпуса клапана 5, а запорный элемент 15, удерживающий уплотнительную прокладку 12, имеет конический наконечник 16. При помощи гайки 7 регулируется усилие пружины 14 для срабатывания золотника 11 при соответствующем перепаде давления в клапане. Корпус клапана 5 с наружной стороны имеет нижнюю 17 и верхнюю 18 приваренные вертикальные защитные косынки, предохраняющие корпус клапана при спускоподъемных операциях с внутрискважинным оборудованием. Внутрискважинный клапан работает следующим образом.

При работе нефтедобывающей скважины в межтрубном пространстве, т.е. в пространстве приустьевой части скважины между обсадной колонной и колонной НКТ, накапливается газ. При повышении давления газа в межтрубном пространстве над давлением в колонне насосно-компрессорных труб 3 и 4 на 0,1-0,2 МПа (настраивается предварительно в стендовых условиях) золотник 11 с уплотнительной прокладкой 12, прижимая пружину 14, незначительно отходит от торцевой кромки 9 гайки 7, создавая пространство для поступления газа из отверстия 8 гайки 7 во внутреннюю полость клапана. При этом газ через продольные каналы 13 и перепускное отверстие 6 попадает во внутреннюю полость муфты и колонны НКТ, а далее восходящим потоком жидкости направляется в выкидную линию скважины. При повышении давления в затрубном пространстве и превышении перепада давления в клапане более чем на 0,3 МПа, что может иметь место при промывке глубинно-насосного оборудования или глушении скважины методом обратной промывки. При этом за счет большого гидравлического сопротивления промывочной жидкости в золотнике 11 происходит максимальное его перемещение и вместе с ним запорного элемента 15, конический наконечник 16 которого закрывает перепускное отверстие 6, одновременно предотвращает дальнейшее прижатие пружины 14 и обеспечивает прекращение циркуляции жидкости через клапан.

Предлагаемый внутрискважинный клапан наряду с обеспечением перепуска газа из затрубного пространства при эксплуатации скважины также повышает эффективность процесса глушения и промывки скважины за счет предотвращения циркуляции промывочной жидкости через клапан при ремонтных работах и исключает неоправданный расход промывочной жидкости.

1. Внутрискважинный клапан для перепуска газа, включающий соединенную с обоих концов с насосно-компрессорными трубами муфту с боковым отверстием, куда встроен корпус клапана с перепускным отверстием, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде ступенчатого цилиндра и в нем последовательно соосно размещены гайка с центральным ступенчатым отверстием и острой торцевой кромкой, подпружиненный золотник с продольными каналами по периферии, уплотнительной прокладкой и запорным элементом в виде болта с коническим наконечником, причем золотник с уплотнительной прокладкой имеет возможность взаимодействовать с торцевой кромкой гайки, а запорный элемент, одновременно удерживающий уплотнительную прокладку на золотнике, при крайнем открытом положении золотника, запирает перепускное отверстие корпуса и ограничивает дальнейшее сжатие пружины, при этом корпус с наружной стороны снабжен нижней и верхней вертикальными защитными косынками.

2. Внутрискважинный клапан по п.1, отличающийся тем, что золотник, пружина и запорный элемент клапана выполнены из нержавеющего материала, а уплотнительная прокладка изготовлена из полиуретана.