Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для опрессовки насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к области опрессовки спущенных в скважину труб.

Известен клапан опрессовочный срезной (патент RU № 2734193, МПК Е21В 34/10, опубл. 13.10.2020 г., бюл. № 29), содержащий зафиксированное срезным штифтом седло, со сбрасываемым закрывателем – шаром.

Седло после опрессовки срезают избыточным давлением, и оно вместе с седлом падает в рабочую камеру.

Его недостатками являются одноразовость применения и неполное открытие проходного канала, исключающее возможность спуска приборов.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройство для опрессовки колонны труб в скважине (патент RU 2701001, МПК Е21В 34/10, Е21В 17/00, опубл. 24.09.2019 г., бюл. № 27), содержащее седло, установленное в насосно-компрессорных трубах (НКТ), на которое сбрасывают разрушающийся при определённом перепаде давления запорный орган.

Его недостатком является низкая точность работы из-за сложности обеспечения точного перепада давления для срабатывания (разрушения) запорного органа из-за нестабильности прочностных характеристик разрушающихся составов.

Технической задачей предлагаемого изобретения являются повышение надежности и точности работы.

Поставленная техническая задача решается устройством для опрессовки насосно-компрессорных труб (НКТ), содержащем седло, установленное в НКТ, и сбрасываемый разрушаемый запорный орган.

Новым является то, что запорный орган выполнен с разрушающимся при определенном перепаде давления цилиндрическим корпусом и уплотнительным узлом, выполненным из быстро корродирующего в воде сплава в виде полого цилиндра с дном, кольцевым выступом, выполненным на наружной поверхности на уровне дна с возможностью сгибания или срезания под действием избыточного давления, и с канавкой выше кольцевого выступа.

Новым также является то, что уплотнительный узел выполнен с буртиком для прикрепления к разрушающемуся корпусу и снабжен в нижней части эластичным уплотнительным кольцом, при этом кольцевой выступ выполнен в виде разрезного кольца, размещенного в канавке и выполненного с возможностью срезания под действием избыточного давления.

Сущность изобретения заключается в том, что разрушающийся корпус обеспечивает только центровку и доставку правильно ориентированного с низкой металлоемкостью уплотнительного узла, а изготовление уплотнительного узла из металлического сплава с точными, в отличие от цементного, характеристиками, обеспечивает точное срабатывание при заданном давлении и герметичность устройства. Размещение выступа против дна исключает влияние на усилие его деформации механических свойств материала корпуса.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны схемы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит седло 1, установленное в НКТ 2 и запорный орган 3, содержащий разрушающийся корпус 4 и уплотнительный узел 5 с кольцевым выступом 6, канавкой 7 и дном 8. Уплотнительный узел 5 закреплен на корпусе 4 буртиком 9.

Устройство (фиг. 2) содержит эластичное уплотнительное кольцо 10, установленное в нижней части уплотнительного узла 5 и разрезное кольцо 11, размещенное в канавке 12.

Работает устройство следующим образом.

Разрушающийся корпус 4 запорного органа 3 изготавливают путем заливки в форму вместе с уплотнительным узлом 5 цементного или гипсового раствора. Он служит направляющей для уплотнительного узла 5. Может быть изготовлен и из состава, предлагаемого в прототипе изобретения.

При необходимости опрессовки в скважине НКТ 2, оснащенных седлом 1, в них сбрасывают запорный орган 3. После достижения им седла 1 кольцевой выступ 6 садится на него и перекрывает НКТ 2. Далее производят опрессовку НКТ 2 заданным давлением. после окончания опрессовки поднимают давление выше давления опрессовки на 10-30 %. Под действием избыточного давления кольцевой выступ 6 сгибается в канавку 7 и запорный орган 3 проваливается сквозь седло 1. При этом корпус 4 разрушается и все падает на забой.

Обломки корпуса 4 растворяются или вымываются при ближайшем ремонте, уплотнительный узел 5, выполненный из быстро корродирующего, например, алюминиевого или магниевого сплава также постепенно растворяется.

В случаях плохого состояния опрессовочного седла 1 (коррозия, повреждение) используют запорный орган 3 с эластичным уплотнительным кольцом 10 (фиг. 2).

При его работе запорный орган 3 упирается в седло 1 разрезным кольцом 11, а герметичность обеспечивает эластичное уплотнительное кольцо 10 по цилиндрической части седла 1.

Также после опрессовки заданным давлением производят превышающим давлением срезание разрезного кольца 11 и последующее разрушение корпуса 4. Разрезное кольцо 11 может быть выполнено из мягкой алюминиевой проволоки, а уплотнительный узел 5 из более твердых сплавов. Регулирование давления срабатывания производят подбором толщины проволоки или её длины в кольце.

Выполнение уплотнительного узла 5 из металлических сплавов, имеющих точные, повторяющиеся и выбираемые характеристики и размеры, что позволяет достигнуть повторения точных величин срабатывания устройства, повышает надежность устройства. Прочность же разрушающегося корпуса не высока её должно быть достаточно для доставки запорного органа до седла, он может быть изготовлен из гипса, цемента или любого другого легко разрушаемого материала.

Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает повышение точности срабатывания и надежность устройства.