Результат интеллектуальной деятельности: Клапан-отсекатель проходной механический

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для изоляции пласта и предотвращения попадания жидкости глушения в пласт при проведении ремонтных работ.

Известен клапан-отсекатель, расположенный в корпусе и содержащий запорный элемент, включающий седло и шар, взаимодействующий с толкателем насоса и имеющий возможность перемещения вдоль оси корпуса. Шар выполнен с осевым отверстием и двумя параллельными ему плоскостями. В них установлены штыри, расположенные на одной оси, перпендикулярной оси отверстия и радиально смещенной относительно оси шара. Шар своими плоскостями размещен в пазу втулки, имеющей два фигурных паза. Каждый из них выполнен в виде двух ступеней, смещенных относительно друг друга на величину, равную смещению оси штырей относительно оси отверстия шара. Шар имеет возможность вращения вокруг оси штырей и контактирования подвижным седлом (патент РФ №2191253, опубликован 20.10.2002).

Известен механический клапан изоляции пласта MFIV II, содержащий корпус, установленные в корпусе седло с шаром, выполненным с осевым отверстием, толкатель, при прохождении которого через клапан, шар либо открывается, либо закрывается. Толкатель отсоединяется от защелочного цангового элемента клапана, обеспечивая его извлечение (каталог предохранительных и изолирующих клапанов, Schlumberger, с. 97).

В данном клапане не предусмотрено выравнивание давления выше и ниже клапана перед его открытием, что увеличивает усилие его срабатывания.

Техническим результатом является обеспечение выравнивания давления выше и ниже клапана-отсекателя перед его открытием для уменьшения усилия срабатывания и повышения плавности открытия.

Технический результат достигается клапаном-отсекателем проходным механическим, содержащим корпус, установленные внутри корпуса седло с шаром, выполненным с осевым отверстием, цангу, толкатель, с помощью которого осуществляется открытие или закрытие клапана-отсекателя, при этом, согласно изобретению, внутри корпуса установлен поршень с возможностью сообщения его радиальных каналов с отверстиями верхнего и нижнего седла, при этом поршень соединен с цангой через планки, передающие вращение шару через сухари, установленные в пазах шара, толкатель в нижней части имеет наружный выступ, взаимодействующий с верхними буртиками цанги при извлечении толкателя из корпуса для закрытия клапана-отсекателя и с нижними буртиками цанги – при установке толкателя в корпус, перемещая цангу соответственно в верхнее и нижнее положение.

На фиг. 1 приведена схема клапана-отсекателя проходного механического в открытом положении, с установленным внутри толкателем.

На фиг. 2 приведен разрез А–А на фиг. 1.

На фиг. 3 приведен разрез Б-Б на фиг. 1.

На фиг. 4 приведена схема клапана-отсекателя проходного механического в закрытом положении.

Клапан-отсекатель проходной механический состоит из корпуса 1, внутри которого установлены верхнее 2 и нижнее 3 седла, между которыми размещен шар 4 с возможностью вращения внутри кожуха 5 на осях 6. Вращение шару 4 передают планки 7 через сухари 8 (фиг. 3), установленные в пазах шара 4 с двух сторон. Планки 7 соединены снизу с поршнем 9, который имеет радиальные каналы 10, сообщающиеся с отверстиями 11 нижнего седла 3 и отверстиями верхнего седла 2 (на фиг. не показаны) через продольные каналы 12 кожуха 5 (фиг. 2) для выравнивая давления перед открытием клапана-отсекателя. Сверху планки 7 соединены с цангой 13 с верхними 14 и нижними 15 лепестками, которая переключается толкателем 16 через наружный выступ 17, упираясь в лепестки цанги 14 и 15. Толкатель 16 устанавливается в патрубок 18, который вкручен в корпус 1, при этом герметичность подвижного соединения толкателя 16 и патрубка 18 обеспечивает уплотнение 19.

Клапан-отсекатель проходной механический работает следующим образом.

Клапан-отсекатель в составе колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) спускают в компоновке с пакером на требуемую глубину. В зависимости от способа эксплуатации скважины возможна автономная работа клапана-отсекателя (после разъединения от транспортной колонны) или работа в составе колонны лифтовых труб. Клапан-отсекатель спускают в скважину в открытом положении, с установленным внутри толкателем 16 (фиг. 1), что предотвращает поршневание при спуске колонны труб.

Для перевода клапана-отсекателя в закрытое положение необходимо извлечь толкатель 16 из патрубка 18. При этом толкатель 16 упирается своим наружным выступом 17 в верхние лепестки 14 цанги 13, поджатые корпусом 1, и перемещает цангу 13 вверх, пока верхние лепестки 14 не попадут во внутреннюю канавку 20 корпуса 1. При этом нижние лепестки 15 цанги 13 выходят из нижней канавки 21 корпуса 1 и поджимаются. Планки 7 перемещаются вместе с цангой 13 вверх, перемещая в свою очередь поршень 9. Отверстия 11 нижнего седла 3 перекрываются. При этом сухари 8 свободно перемещаются в пределах пазов 22 (фиг. 3) в планках 7. Далее планки 7 упираются в сухари 8 и начинают поворачивать шар 4, полностью перекрывая внутренний проходной канал клапана-отсекателя. Верхние лепестки 14 устанавливаются во внутренней канавке 20 корпуса 1, а толкатель 16 освобождается и извлекается из патрубка 18. Клапан-отсекатель фиксируется в закрытом положении.

Для перевода клапана-отсекателя в открытое положение толкатель 16 спускают на колонне труб в скважину и устанавливают внутри клапана-отсекателя, при этом он упирается своим наружным выступом 17 в нижние лепестки 15 цанги 13 и перемещает поршень 9 через планки 7 вниз до упора в сухари 8. При этом происходит сообщение отверстий 11 нижнего седла 3 с радиальными каналами 10 поршня 9 и далее через продольные каналы 12 кожуха 5 – с отверстиями верхнего седла 2 (на фиг. не показаны). Таким образом, происходит выравнивание давления жидкости во внутренней полости выше и ниже клапана-отсекателя, при этом сухари 8 свободно перемещается в пределах пазов 22 в планках 7. После выравнивания давления планки 7 упираются в сухари 8, которые поворачивают шар 4 до полного открытия проходного канала клапана-отсекателя. При этом нижние лепестки 15 цанги 13 попадают в нижнюю канавку 21 корпуса 1 и раскрываются, освобождая толкатель 16, который далее свободно спускается вниз и может перемещаться, компенсируя изменение длины НКТ во время эксплуатации скважины. Верхние лепестки 14 цанги 13 выходят из внутренней канавки 20 и поджимаются, а нижние лепестки 15 цанги 13 попадают в нижнюю канавку 21, фиксируя таким образом клапан-отсекатель в открытом положении.

Таким образом, выравнивание давления выше и ниже клапана-отсекателя перед его открытием уменьшает усилие срабатывания и обеспечивает плавность открытия клапана-отсекателя.