Результат интеллектуальной деятельности: КЛАПАН ПРОМЫВОЧНЫЙ

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к клапанным устройствам для скважин, оборудованных погружными центробежными насосами, преимущественно для очистки насосно-компрессорных труб (НКТ) технологическими растворами от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и других механических примесей.

Известен клапан промывки насосно-компрессорных труб (патент RU 9474, МПК Е21В 34/10, публ. 16.03.99), включающий корпус, в котором установлен поршневой затвор, а также шариковый клапан, подпружиненный против потока нефти, в корпусе выполнены боковые отверстия для пропускания промывочной жидкости, корпус снабжен ограничителем и крышкой, установленными по разные стороны от упомянутых боковых отверстий, между которыми с возможностью свободного перемещения расположен поршневой затвор, с которым крышка образует клапанную пару с возможностью перекрытия этой парой боковых отверстий в одном крайнем положении поршневого затвора и открытия данных отверстий в другом крайнем положении поршневого затвора.

Недостатком известного клапана является низкая надежность, нестабильность срабатывания клапана.

Наиболее близким по технической сущности и принятый в качестве прототипа является скважинный узел установки для промывки насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафиновых отложений (патент RU89599 U, МПК Е21В 37/00, публ. 10.12.2009), содержащий клапан, в корпусе которого установлен подпружиненный запорный элемент и выполнены каналы для прохода промывочной жидкости, входной канал клапана имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной - с полостью обсадной трубы, в корпусе клапана выполнены продольные сквозные каналы для сообщения полости НКТ над корпусом клапана с полостью НКТ под корпусом, при этом входной канал обратного клапана расположен ниже выходного, а узел подпружинивания запорного элемента выполнен в виде герметичного цилиндра с подпружиненным поршнем, соединенным с запорным элементом.

Недостатком известного клапана являются низкая надежность срабатывания клапана, влияние затрубного давления на давление срабатывания запорного элемента, что приводит к нестабильности срабатывания клапана.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы клапана, повышение стабильности давления срабатывания клапана за счет исключения влияния затрубного давления на запорный орган и за счет исключения загрязнения АСПО.

Для достижения технического результата в клапане промывочном, содержащем корпус, в котором установлен подпружиненный запорный элемент, выполненный в виде седла, шарика и штока, а также выполнены каналы для прохода промывочной жидкости, при этом входной канал имеет возможность соединения с полостью НКТ, а выходной канал, выполненный в виде радиальных отверстий, - с полостью обсадной трубы, установлены дополнительные клапаны низкого давления срабатывания, установленные с возможностью перекрывания радиальных отверстий, а диаметр штока выполнен равным диаметру сопряжения шарика и седла, при этом шток жестко соединен с шариком, а клапан низкого давления срабатывания выполнен в виде пластинчатой пружины с ограничителем деформации.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид клапана промывочного. Клапан промывочный содержит корпус 1 с внутренней резьбой на одном конце и наружной резьбой на другом конце для крепления клапана к колонне НКТ. В корпусе 1 установлен запорный элемент 2, выполненный в виде седла 3 и шарика 4. Шарик 4 прижат к седлу 3 штоком 5 с пружиной 6. Диаметр штока 5 D₂ равен диаметру сопряжения седла 3 и шарика 4 D₁. Шарик 4 соединен жестко со штоком 5, например, пайкой. В корпусе 1 выполнены продольные сквозные отверстия 7 для прохождения добываемой жидкости при закрытом запорном элементе 2, и радиальные выходные отверстия 8 (радиальных отверстий может быть несколько), сообщающие внутреннюю полость с затрубным пространством колонны НКТ. На корпусе 1 клапана, над радиальными выходными отверстиями 8, закреплены дополнительные клапаны низкого давления срабатывания 9. Клапаны низкого давления срабатывания 9 выполнены в виде пластинчатой пружины 10 и упора 11. Упоры 11 ограничивают ход движения пластинчатой пружины 10 и придают направление потоку жидкости. Клапаны низкого давления срабатывания 9 защищают запорный элемент 2 от механических примесей и АСПО.

Клапан промывочный работает следующим образом. Добываемая жидкость, поднимаясь по внутренней полости НКТ, далее - через продольные сквозные каналы 7 корпуса 1 поступает в полость колонны НКТ, расположенной над клапаном и выходит на устье скважины. Шарик 4 запорного элемента 2 в это время поджат к седлу 3 штоком 5. Давление в полости радиальных выходных отверстий 8 при этом равно давлению затрубного пространства. Давление в полости радиальных выходных отверстий 8 не влияет на давление срабатывания за счет того, что диаметр D₂ штока 5 равен диаметру D₁ сопряжения шарика 4 и седла 3 запорного элемента 2. При промывке скважины промывочная жидкость подается в колонну НКТ. При разности давлений в колонне НКТ и затрубном пространстве 12-25 Мп (в зависимости от настройки клапана) шарик 4 отходит от седла 3, пропуская жидкость через радиальные выходные отверстия 8 и клапаны низкого давления срабатывания 9 в пространство между обсадной трубой и колонной НКТ. Таким образом, при открытом запорном элементе 2 отложения вместе с промывочной жидкостью извлекаются из внутренней полости НКТ. При прекращении подачи промывочной жидкости в полость колонны НКТ все клапаны закрываются и промывочный клапан работает в штатном режиме.

Клапан промывочный по сравнению с известными клапанами обеспечивает, повышение стабильности давления срабатывания клапана за счет исключения влияния затрубного давления на запорный орган и за счет исключения загрязнения АСПО, и следовательно, повышает надежность работы клапана.

Также клапан может выполнять роль предохранительного клапана, защищая погружной насос от перегрузки при образовании АСПО над клапаном. При этом клапан работает по выше указанной схеме.