Результат интеллектуальной деятельности: ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности, для изоляции зон осложнения бурения скважин.

Известен перепускной клапан (патент на ПМ №47949, МПК Е21В 21/10, опубл. бюл. №25 от 10.09.2005 г.), включающий корпус с радиальными отверстиями, верхним и нижним внутренними кольцевыми выступами, тарелку с осевым сквозным каналом, седло, фиксированное от проворота шпонкой и установленное с возможностью возвратно-поступательного ограниченного движения относительно корпуса, при этом тарелка и седло снабжены взаимообращенными рабочими поверхностями, уплотнительные элементы и установленный в корпусе клапана соосно с радиальными отверстиями фильтр, кроме того, тарелка установлена жестко между верхним и нижним внутренними кольцевыми выступами корпуса, при этом в транспортном положении седло соединено с корпусом срезным элементом, а в рабочем - герметично перекрывает радиальные отверстия корпуса, при этом тарелка снабжена наружной цилиндрической рабочей поверхностью, а седло - внутренней цилиндрической рабочей поверхностью, которые выполнены с возможностью взаимного перекрытия.

Недостатками данной конструкции является то, что клапан нельзя использовать многократно, а также что перекрываются только радиальные отверстия, а центральный канал остается не перекрытым.

Наиболее близким является устройство изоляции зон осложнения бурения скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками (пат. RU №2374424, МПК Е21В 29/10, опубл. бюл. №33 от 27.11.2009 г.). Устройство включает перепускной клапан, расположенный выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержащий полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружными уплотнениями, герметично взаимодействующими с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель оснащен обратным клапаном, перекрывающим проходной канал, выше обратного клапана в ниппеле выполнены радиальные отверстия, расположенные с возможностью герметичного перекрытия кольцевым сужением при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, кольцевое сужение которого оснащено каналами, сообщающими внутреннюю полость корпусной втулки над кольцевым сужением с внутренней полостью под кольцевым сужением, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом.

Недостатком данного устройства является то, что требуется высокая точность изготовления деталей для сопряжения уплотнительных элементов со стенками корпуса. Кроме того, уплотнительные элементы (кольца и манжеты) быстро изнашиваются при многократном использовании (открытие и закрытие клапана происходит при каждом прохождении резьбового соединения расширяющей головкой), в результате чего после каждой спуско-подъемной операции необходимо перебирать клапан и заменять уплотнительные элементы.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение качества и надежности оборудования при изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин, экономия материальных, энергетических и финансовых ресурсов за счет увеличения срока службы оборудования и сокращения времени на установку профильного перекрывателя.

Технические задачи решаются перепускным клапаном, расположенным выше расширяющей головки и ниже гидродомкрата, содержащим полую корпусную втулку с цилиндрическим сужением и полый шток, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенный снизу ниппелем с наружным уплотнением, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель перекрыт снизу, выше перекрытия выполнены отверстия, выполненные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом.

Новым является то, что цилиндрическое сужение корпусной втулки выполнено цельным, а ниппель перекрыт снизу глухой заглушкой, при этом отверстия, сообщающие внутреннее пространство корпусной втулки и внутреннее пространство штока, расположены выше наружного уплотнения, которое выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой в виде воротниковой манжеты, концы которого зафиксированы на ниппеле соответственно нижним и верхним упорами, причем верхний упор оснащен каналами, сообщающими полость стакана с внешним пространством.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в транспортном положении с частичным разрезом; на фиг. 2 - сечение А-А.

Перепускной клапан содержит полую корпусную втулку 1 (фиг. 1) с цилиндрическим сужением 2 и полый шток 3, вставленный телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку 1, и оснащен снизу ниппелем 4 с наружным уплотнением 5, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением 2 корпусной втулки 1 при перемещении вниз. Ниппель 4 перекрыт снизу глухой заглушкой 6, выше перекрытия выполнены отверстия 7, расположенные с возможностью герметичного перекрытия при перемещении штока 3 вниз относительно корпусной втулки 1, при этом корпусная втулка 1 и полый шток 3 соединены соответственно резьбами 8 и 9 с расширяющей головкой и гидравлическим домкратом (на фиг. не показан). Наружное уплотнение 5 ниппеля 4 выполнено в виде эластичного стакана с наружной проточкой 10 в виде воротниковой манжеты. Концы наружного уплотнения 5 зафиксированы на ниппеле 4 соответственно нижним 11 и верхним 12 упорами, причем верхний упор 12 оснащен каналами 13 (фиг. 1, 2), сообщающими полость стакана с внешним пространством.

Перепускной клапан работает следующим образом.

С помощью резьбы 8 корпусной втулки 1 и резьбы 9 полого штока 3 перепускной клапан соединяют с расширяющей головкой (на фиг. не показана) и гидравлическим домкратом соответственно и на колонне бурильных труб в сборе с профильным перекрывателем спускают в скважину. Затем ориентируют в интервале установки, создают избыточное гидравлическое давление в системе для расширения профильного перекрывателя до фиксации его в скважине и отсоединяют инструмент.

Затем, прокачивая через инструмент промывочную жидкость, начинают осевое перемещение вниз до упора расширяющей головки в резьбовое соединение профильного перекрывателя. В процессе спуска промывочная жидкость, протекая по каналу полого штока 3 (фиг. 1), попадает в отверстия 7 и далее проходит по кольцевому сечению между наружным уплотнением 5 ниппеля 4 и внутренней поверхностью корпусной втулки 1.

После посадки расширяющей головки на резьбовое соединение профильного перекрывателя корпусная втулка 1 останавливается, а полый шток 3 с соединенным с ним ниппелем 4 продолжает телескопически перемещаться относительно корпусной втулки 1 в пределах допустимого хода. Наружное уплотнение 5, зафиксированное на ниппеле 4 нижним 11 и верхним 12, упорами сопрягается с внутренней поверхностью цилиндрического сужения 2, перекрывая при этом проходное кольцевое сечение клапана. Циркуляция промывочной жидкости при этом прекращается и все давление, создаваемое насосом, начинает воздействовать только на поршни гидравлического домкрата, который находится выше перепускного клапана. Наружная проточка 10 работает как воротниковая манжета, исключая переток промывочной жидкости, которая, попадая через каналы 13 (фиг. 1, 2) внутрь уплотнения 5, дополнительно прижимает проточку 10 к стенкам цилиндрического сужения 2. Переток жидкости через центральный канал ниппеля 4 исключается за счет заглушки 6. Под действием осевого усилия гидравлического домкрата расширяющая головка раздает резьбовое соединение, затем давление сбрасывают и продолжают спуск инструмента до следующего резьбового соединения. Под действием веса оборудования, закрепленного ниже корпусной втулки 1, клапан возвращается в исходное транспортное положение.

Данное изобретение позволяет повысить качество и надежность оборудования для изоляции зон осложнения при бурении или ремонте скважин, сэкономить материальные, энергетические и финансовые средства за счет применения в перепускном клапане уплотнительного элемента специальной конструкции, позволяющего многократно его использовать без дополнительного обслуживания, что сокращает время на установку профильного перекрывателя.