RU2224087C2

RU2224087C2 - Gate-type well valve

Info

Publication number: RU2224087C2
Application number: RU2002110715/03A
Authority: RU
Inventors: ков В.Ф. Мерзл; В.Ф. Мерзляков; Н.С. Волочков; А.П. Тимофеев; И.В. Осипов; Р.Р. Сулейманов; В.А. Никонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2004-02-20

Abstract

FIELD: petroleum extracting industry. SUBSTANCE: device has body with locking member, fixed stop and reciprocal spring. Above the body a packer is placed. When the valve is in "open" position, areas above and below the packer are connected by passages in the body and locking member. Inside the body, fixing assembly in form of catching device for locking member is rigidly fixed and combined with a quick-dismountable connection. Catching device is made in form of free-rotating fixing member and in "closed" position is connected to guiding pieces provided on the inside surface of hollow cylinder of quick-dismountable connection. EFFECT: simplified construction, increased durability and reliability. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для перекрытия ствола скважин, и может быть использовано при эксплуатации и ремонте фонтанирующих скважин.The invention relates to the oil industry, and in particular to devices for blocking a wellbore, and can be used in the operation and repair of flowing wells.

Известно устройство для перекрытия скважины, содержащее поршни, образующие полость, клапан с седлом, связанный с поршнем шток с затвором и выполненным в нем гидравлическим каналом, сообщающим затрубное пространство под клапаном с полостью между поршнями (а.с. SU № 1143829, кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1985). Недостатком этого устройства является сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность, необходимость выравнивания давления над и под пакерным элементом для его открытия, нечеткое позиционирование затвора, при плавном изменении перепада давления на затворе приводит к его возвратно-поступательному движению и требует создания дополнительного гидравлического импульса для его закрытия.A device for blocking a well is known, comprising pistons forming a cavity, a valve with a seat, a rod connected to the piston with a shutter and a hydraulic channel made in it, communicating the annulus under the valve with a cavity between the pistons (as SU No. 1143829, class E 21 B 34/06, publ. 1985). The disadvantage of this device is the design complexity and low operational reliability, the need to equalize the pressure above and below the packer element to open it, fuzzy positioning of the shutter, with a smooth change in the pressure drop across the shutter, leads to its reciprocating movement and requires the creation of an additional hydraulic impulse to close it .

Известен скважинный клапан-отсекатель (патент РФ № 2107152, МПК Е 21 В 34/06, опубл. 20.03.98), включающий корпус с упором, в котором размещен золотник с центральным и радиальными каналами и обратным клапаном. Корпус и золотник образуют кольцевую полость, в которой размещен тороидальный уплотнительный элемент, установленный с возможностью перемещения относительно корпуса и золотника.Known downhole shutoff valve (RF patent No. 2107152, IPC E 21 B 34/06, publ. 20.03.98), comprising a housing with a stop, in which a spool with central and radial channels and a check valve is placed. The housing and the spool form an annular cavity in which a toroidal sealing element is placed, which is installed with the possibility of movement relative to the housing and the spool.

Тороидальный уплотнительный элемент с золотником и обратным клапаном образуют запорный орган. В нижней части золотника установлено быстроразъемное соединение, связанное посредством шарнира с узлом фиксации, жестко закрепленном в корпусе.A toroidal sealing element with a spool and a check valve form a locking member. In the lower part of the spool, a quick-disconnect connection is established, connected by a hinge with a fixing unit, rigidly fixed in the housing.

Главными недостатками известного клапана-отсекателя являются сложность конструкции и ненадежность работы, что объясняется следующими особенностями его конструкции:The main disadvantages of the known shutoff valve are the design complexity and unreliability of operation, which is explained by the following features of its design:

запорный орган состоит из золотника с клапаном и тороидального уплотнения, которое не обеспечивает необходимую герметичность, так как быстро теряет свои упругие свойства в пластовой воде; узел фиксации, соединенный шарнирным соединением с быстроразъемным соединением, представляет собой довольно громоздкую конструкцию, при этом как шарнирное соединение, так и быстроразъемное, состоящие из мелких пружин и шариков, быстро коррелируют в пластовой воде и выходят из строя. Таким образом, возникла необходимость создания скважинного клапана-отсекателя, простого по конструкции и надежного в работе.the locking body consists of a valve with a valve and a toroidal seal, which does not provide the necessary tightness, as it quickly loses its elastic properties in produced water; the fixing unit, connected by a swivel to a quick-connect, is a rather bulky design, while both the swivel and quick-connect, consisting of small springs and balls, quickly correlate in the formation water and fail. Thus, there was a need to create a downhole shutoff valve, simple in design and reliable in operation.

Указанная задача решается тем, что в известном скважинном клапане-отсекателе, включающем пакер, установленный под пакером корпус с размещенным в нем запорным органом, снабженным обратным клапаном, упором и возвратной пружиной, проходные каналы в корпусе и запорном органе, сообщающие подпакерную и надпакерную зоны в положении “открыто”, и узел фиксации запорного органа, жестко закрепленный в корпусе и связанный с быстроразъемным соединением, согласно изобретению узел фиксации запорного органа совмещен с быстроразъемным соединением и выполнен в виде закрепленного в корпусе ловителя, представляющего собой свободновращающийся фиксатор, связанный в положении "закрыто" с направляющими элементами, выполненными на внутренней поверхности полого цилиндра быстроразъемного соединения, при этом запорный орган выполнен в виде плунжера.This problem is solved by the fact that in the well-known downhole shutoff valve, comprising a packer, a housing installed under the packer with a shutoff body disposed therein, provided with a check valve, an abutment and a return spring, passage channels in the housing and shutoff body communicating the under-packer and over-packer zones in open position, and the locking assembly of the locking member rigidly fixed in the housing and connected to the quick coupling, according to the invention, the locking assembly of the locking body is combined with a quick coupling and It executes a safety gear fixed to the housing, which is the retainer svobodnovraschayuschiysya associated in "closed" position with the guide elements formed on the inner surface of the hollow cylinder quick coupling, wherein the blocking member is designed as a plunger.

Целесообразно упор выполнить в виде ограничительного кольца.It is advisable to emphasize in the form of a restrictive ring.

Боковая поверхность плунжера может быть снабжена уплотнительными кольцами, а проходные каналы плунжера соединены кольцевой канавкой по наружной поверхности плунжера.The lateral surface of the plunger can be provided with o-rings, and the passage channels of the plunger are connected by an annular groove along the outer surface of the plunger.

Ловитель желательно закрепить в корпусе посредством регулировочной шайбы.It is desirable to fix the catcher in the housing by means of an adjusting washer.

Направляющие элементы полого цилиндра целесообразно выполнить в виде синусоидальной канавки с ограничителем.The guiding elements of the hollow cylinder, it is advisable to perform in the form of a sinusoidal groove with a limiter.

Выполнение предлагаемого устройства так, как указано выше, позволяет отказаться от таких ненадежных в работе узлов, как тороидальное уплотнение, шарнирное соединение, сократить количество гидравлических каналов, т.е. максимально упростить конструкцию и тем самым повысить долговечность его работы.The implementation of the proposed device as described above, allows you to abandon such unreliable nodes, such as a toroidal seal, swivel, reduce the number of hydraulic channels, i.e. to simplify the design as much as possible and thereby increase the durability of its work.

На фиг.1 показан скважинный клапан-отсекатель в положении “открыто” (продольный разрез, на фиг.2 - в положении “закрыто”, на фиг.3 - развертка полого цилиндра.In Fig.1 shows the downhole shutoff valve in the open position (longitudinal section, in Fig.2 - in the closed position, Fig.3 - scan of the hollow cylinder.

Клапан-отсекатель включает корпус 1, установленный под пакером 2. В корпусе 1 размещен плунжер 3 с обратным клапаном 4, ограничительным кольцом 5, уплотнительными кольцами 6. В корпусе 1 и плунжере 3 выполнены проходные гидравлические каналы 7 и 8, расположенные соосно в положении “открыто” (фиг.1). Плунжер 3 связан при помощи штока 9 с узлом фиксации 10 и возвратной пружиной 11. На регулировочной шайбе 12 установлен ловитель 13. Узел фиксации 10 (фиг.3) выполнен в виде полого цилиндра 14, на внутренней поверхности которого размещены направляющий элемент 15 и ограничитель 16, образующие синусоидальную канавку.The shut-off valve includes a housing 1 installed under the packer 2. In the housing 1 there is a plunger 3 with a non-return valve 4, a restriction ring 5, sealing rings 6. In the housing 1 and the plunger 3 hydraulic passage channels 7 and 8 are arranged coaxially in the “ openly ”(figure 1). The plunger 3 is connected by a rod 9 with a fixing unit 10 and a return spring 11. A catcher 13 is installed on the adjusting washer 13. The fixing unit 10 (Fig. 3) is made in the form of a hollow cylinder 14, on the inner surface of which a guide element 15 and a limiter 16 are placed forming a sinusoidal groove.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.The shut-off valve operates as follows.

Клапанное устройство устанавливается в открытом положении (как показано на фиг.1) на нижней стороне пакера 2, спускается в скважину и устанавливается над зоной перфорации. При спуске пакера жидкость. находящаяся в скважине, проходит из подпакерной зоны через совмещенные каналы 7 и 8, обратный клапан 4 и выходит в надпакерную зону.The valve device is installed in the open position (as shown in figure 1) on the underside of the packer 2, descends into the well and is installed above the perforation zone. When lowering the packer, liquid. located in the well, passes from the sub-packer zone through the combined channels 7 and 8, the check valve 4 and goes into the over-packer zone.

Совмещенное положение проходных каналов 7 и 8 обеспечивается положением ограничительного кольца 5 и усилием возвратной пружины 11. После посадки пакера 2 в эксплуатационной колонне скважина готова к работе. Она может эксплуатироваться как фонтанным, так и любым механизированным способом. Жидкость из продуктивного пласта через проходные каналы 7 и 8, шариковый клапан 4 свободно проходит к устью скважины.The combined position of the passage channels 7 and 8 is provided by the position of the restrictive ring 5 and the force of the return spring 11. After the packer 2 is planted in the production casing, the well is ready for operation. It can be operated both in a fountain and in any mechanized way. The fluid from the reservoir through the passage channels 7 and 8, the ball valve 4 freely passes to the wellhead.

При необходимости проведения подземного ремонта к устью скважины подключается насосный агрегат, который начинает закачивать жидкость и скважину. Обратный клапан 4 закрывается. Когда давление над плунжером 3 превысит пластовое давление (т.е. под плунжером) плунжер 3 начинает опускаться вниз, сжимая пружину 11. Цилиндр 14 заходит на ловитель 13 и, поворачивая подвижную крестовину ловителя, заякоривается. Момент захвата цилиндра 14, или момент остановки движения плунжера 3, будет отмечен резким повышением давления на манометре, установленном на нагнетательной линии задавочного насоса. Если учесть, что скважина была полна жидкости, а жидкость не сжимаема, то это произойдет в течение нескольких секунд. В это время необходимо остановить закачку, стравить излишнее давление. При этом пружина 11 попытается разжаться и приподнимет цилиндр 14 на величину его свободного хода, оставляя в то же время зафиксированным в нижнем положении. При этом проходные каналы 7 и 8 будут смещены друг относительно друга на величину хода плунжера 3, поток жидкости будет перекрыт, избыток жидкости, находящийся под плунжером 3 в момент его движения вниз, свободно вытекает в отверстие регулировочной шайбы 12.If it is necessary to carry out underground repairs, a pumping unit is connected to the wellhead, which begins to pump fluid and the well. Check valve 4 closes. When the pressure above the plunger 3 exceeds the reservoir pressure (i.e., under the plunger), the plunger 3 begins to fall down, compressing the spring 11. The cylinder 14 enters the catcher 13 and, turning the movable cross of the catcher, anchors. The moment of capture of the cylinder 14, or the moment of stopping the movement of the plunger 3, will be marked by a sharp increase in pressure on the pressure gauge installed on the discharge line of the filling pump. If we consider that the well was full of fluid and the fluid was not compressible, then this will happen within a few seconds. At this time, it is necessary to stop the injection, to relieve excessive pressure. In this case, the spring 11 will try to unclench and raise the cylinder 14 by the amount of its free travel, while leaving it locked in the lower position. In this case, the passage channels 7 and 8 will be displaced relative to each other by the amount of stroke of the plunger 3, the fluid flow will be blocked, the excess fluid located under the plunger 3 at the time of its downward movement freely flows into the hole of the adjusting washer 12.

В скважине проводятся необходимые ремонтные работы.The well undergoes the necessary repair work.

По окончании ремонта и необходимости вновь ввести скважину в работу, вновь включается задавочный насос, подключенный к устью. При создании давления, превышающего пластовое, плунжер 3 вновь опускается вниз на величину свободного хода цилиндра 14, что также отмечается по показаниям увеличения давления на манометре задавочной линии. Насос отключается, давление стравливается. Пружина 11 поднимает плунжер 3 вверх, цилиндр 14 выходит из зацепления с ловителем 13, и плунжер 3 поднимается в свое крайнее верхнее положение к ограничительному кольцу 5, совмещая проходные каналы 7 и 8. Скважина готова к работе.Upon completion of the repair and the need to re-enter the well into operation, the refueling pump connected to the wellhead is turned on again. When creating a pressure in excess of the reservoir, the plunger 3 again lowers down by the amount of free travel of the cylinder 14, which is also noted by the readings of the increase in pressure on the pressure gauge pressure gauge. The pump shuts off, pressure is released. A spring 11 lifts the plunger 3 up, the cylinder 14 disengages from the catcher 13, and the plunger 3 rises to its extreme upper position to the restrictive ring 5, combining the passage channels 7 and 8. The well is ready for operation.

Предлагаемый клапан-отсекатель является простым по конструкции и надежным в эксплуатации, что предопределяет длительный срок его службы.The proposed shut-off valve is simple in design and reliable in operation, which determines its long service life.

Claims

1. A downhole shut-off valve, comprising a packer, a housing installed under the packer with a shut-off element fitted therein, equipped with a check valve, an abutment and a return spring, communicating the under-packer and over-packer zones in the “open” position, passage channels in the housing in the shutoff body and the fixing unit a locking body, rigidly fixed in the housing and connected with a quick connection, characterized in that the fixation unit of the locking body is combined with a quick connection and made in the form of a catcher, which is a freely rotating latch connected in the “closed” position with guiding elements made on the inner surface of the hollow cylinder of the quick-connect, while the locking element is made in the form of a plunger.

2. The downhole shut-off valve according to claim 1, characterized in that the emphasis is made in the form of a restrictive ring.

3. The downhole shut-off valve according to claim 1, characterized in that the lateral surface of the plunger is provided with o-rings.

4. The downhole shut-off valve according to claim 1, characterized in that the catcher is mounted in the housing on an adjusting washer.

5. The downhole shut-off valve according to claim 1, characterized in that the guiding elements of the hollow cylinder are made in the form of a sinusoidal groove and a limiter.