SU1155727A1 - Циркул ционный клапан - Google Patents

Abstract

ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с радиальными каналами , внутри которого установлен золотник с осевым и радиальными каналами , имеющий затвор и палец в нижней части дл  взаимодействи  с пазом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, шток, размещенный в корпусе с возможностью осевого перемещени  и образующий с ним кольцевую камеру, верхн   часть которого св зана с колонной насосно-компрессорных труб, а нижн   - с золотником, фильтр и узел пр мой промывки скважин с перекрьюающим элементом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы его в услови х паронагнетательной скважины при обеспечении многократной гидравлической св зи межтрубного и внутритрубного пространств скважин и расщирени  функциональньрс возможностей за счет обеспечени  работы его в компоновке с различньв«г внутрискважинным оборудованием, затвор золотника выполнен с верхней и нижней посадочными поверхност ми, а в корпусе под радиальными каналами выполнены седла под посадочные СО поверхности затвора золотника, причем на штоке размещен с возможностью осевого перемещени  фильтр, образующий со штоком полость, гидравлически св занную с кольцевой камерой. а в нижней части фильтра размещен перекрывающий элемент узла пр мой ел ел промывки- скважин. ND

Description

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промьпиленности и пре назначено дл  освоени  и эксплуатации преугмущественно паронагнетатель ных скважин. Известен циркул ционный клапан, содержащий корпус с радиальными отверсти ми , в осевом канале которого установлен золотник, выполненный из верхней и нижней частей, соеди/ненных друг с другом замком. Корпус клапана соединен через переводник с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Клапан приводитс  в действие инструментом управлени , подаваемого сверху, воздействующего ударом по верхней части золотника 1 . Недостатком конструкции  вл етс  длительность процесса открывани  и закрывани  радиальных отверстий корпуса золотником при применении инструмента управлени , что может привести при разности удельных весов жидкости в межтрубном и внутритрубном пространстве к их перемешиванию; кроме того, кольцевой зазор между корпусом и золотником уплотнен за счет применени  эластич ных уплотнительных материалов, обладающих низкой термостойкостью; конструкци  клапана не предусматривает защиту посадочных и контактирующих поверхностей от попадани  на них различных загр зн ющих частиц из межтрубного пространства; диапазон применени  клапана ограничен тем, что он может входить в компоновку только с механическими пакерами, поскольку невозможно . создать необходимый перепад давлени  дл  посадки пакеров с гидравлическим приводом; применение указанного клапана дл  закачки теплоносител  не позвол ет контролировать окончание процесса установки теплоизол ции . Наиболее близким к данному  вл етс  циркул ционный клапан, содержа щий корпус с радиальными каналами, внутри которого установлен золотник с осевым и радиальными каналами, имеющий затвор и палец в нижней ча ти дл  взаимодействи  с пазом, выполненным на внутренней повехности корпуса, шток, размещенный в корпу с возможностью осевого перемещени  и образующий с ним кольцевую камер верхн   часть которого св зана с колонной НКТ, а нижн   - с золотником , фтшьтр и узел пр мой промывки скважины с перекрывающим элементом. Корпус клапана своим нижним концом св зан с нижней частью колонны НКТ. Открывание и закрывание клапана осуществл етс  осевым перемещением золотника колонной НКТ. Это позвол ет обеспечить гидродинамическую св зь осевого канала золотника через радиальные каналы в золотнике и корпусе с межтрубным пространством скважины Гз}. Основными недостатками конструкции клапана  вл ютс  низка  надежность его работы в услови х паронагнетательных скважин при обеспечении многократной гидравлической св зи межтрубного и внутритрубного пространств скважин, а также невозможность компоновки его с другим внутрискважинным оборудованием гидравлического действи , например гидравлическим пакером, тогда как дл  работы с механическим пакером предусмотрена возможность передачи крут щего момента через палец золотника на разъемный корпус. При попытке использовани  прототипа ДЛЯ посадки гидравлического пакера звлотник вместе со штоком смещаетс  относительно разъемного корпуса клапана и присоединенного к нему гидравлического пакера до совмещени  радиальных каналов золотника и разъемного корпуса, вследствие чего происходит разгерметизаци  внутренней полости колонны НКТ. Конструкци  циркул ционного клапана предусматривает герметизацию кольцевого зазора между золотником и разъемным корпусом за счет применени  уплотнительных колец из эластичного материала, обладающего низкой термической стойкостью, что ограничивает его применение в рабочей среде, имеющей высокую температуру, например в паронагнетательных скважинах. Конструкци  циркул ционного клапана не может быть применена в услови х паронагнетательной скважины как технологическа  оснастка дл  установки теплоизол ции в межтрубном пространстве скважины в св зи с тем, что невозможно получить сигнал об окончании процесса закачки теплоизол ции, т.е., чт.о мсжтрубное пространство полностью заполнено теилои-зо.ч ционньм материалом. При этом существует веро тность попадани  теплоизол цио ного материала внутрь циркул ционного клапана, что может привести к осложнению работы по управлению открыванием и закрыванием золотника нарушен;1ю его герметичности, созданию пробки в клапане и необходимости проведени  дополнительных работ. Цель изобретени  - повышение надежности работы его в услови х паронагнетательной скважины при обе печении многократной гидравлической св зи межтрубног.о и внутритрубного пространств скважин и расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  работы его в компоновке с различным внутрискважинным оборуд ванием. Указанна  цель достигаетс  тем, что в циркул ционном клапане, содер жащем корпус с радиальными каналами внутри которого установлен золотник с осевым и радиальными каналами имеющий затвор и палец в нижней части дл  взаимодействи  с пазом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, шток, размещенный в корпусе с возможностью осевого перемещени  и образующий с ним кольцевую камеру верхн   часть которого св зана с колонной НКТ, а нижн   - с золотником фильтр и узел пр мой промывки скважин с перекрьшающин элементом, затвор золотника выполнен с верхней и нижней посадочными поверхност ми, а в корпусе под радиальными каналами выполнены седла под посадочные поверхности затвора золотника, приче на штоке размещен с возможностью осевого перемещени  фильтр, образующий со штоком полость, гидравлически св занную с кольцевой камерой, а в нижней части фильтра размещен пере крывающий злемент узла пр мой проьй 1в ки скважины. На фиг. 1 изображен циркул ционный клапан в рабочем положении - гер метизации кольцевого зазора между золотником и разъемным корпусом, разрез; на фиг. 2 - то же, при осуществлении процесса посадки гидравлического пакера, который на фиг. 2 не показан; на фиг. 3 - то же, при обеспечении гидравличе.ской св зи внутритрубного и межтрубного пространства , процесс промывки скважины при пр мой циркул ции жидкости; 274 на фиг. 4 - то же, при обеспечении процесса намыва теплоизол ции в межтрубном пространстве скважины при обратной циркул ции жидкости. Циркул ционный клапан состоит из разъемного корпуса 1 с радиальными каналами 2, кольцевом расточки 3, переход щий в осевой канал 4. В нижней части кольцевой расточки 3 разъемного корпуса 1 установлено седло 5 , а в верхней части выполнено дополнительное седло 6. Верхний конец разъемного корпуса содержит цилиндрическую проточку 7 с седлом 8 в торцовой части, на которое опираетс  перекрывающий элемент 9 узла пр мой промывки скважины, установленного на разъемном корпусе 1 с возможностью осевого перемещени . Перекрывающий элемент 9 жестко св зан с фильтром 10. В осевом канале разъемного корпуса 1 установлен золотник 11 с осевым каналом 12 и радиальными каналами 13, жестко св занный с осевым каналом 12 и радиальными каналами 13, жестко св занный с затвором 14, на котором выполнены верхн   15 и нижн   16 посадочные поверхности. Затвор 14 :в зан со штоком 17, который свободно проходит внутри фильтра 10 и образует с ним подвижное соединение. Шток 17 образует с внутренней поверхностью разъемного корпуса 1 кольцевую камеру 18, гидравлически св занную с полостью 19, образованной внутренней поверхностью фильтра 10. и штока 17. Кольцева  камера 18 также имеет постоо нную гидравлическую св зь через радиальные каналы 2 в разъемном корпусе 1 с кольцевой камерой 20, образованной перекрывающим элементом 9 при его посадке на седло 8. Шток 17 циркул ционного клапана выходит за предель фильтра 10 и жестко св зан через муфту 21 с верхней частью колонны НКТ 22. На внутренней поверхности разъемного корпуса осевого канала 4 выполнен паз 23, в который входит палец .4, жестко св занный с золотником 11. Циркул ционный клапан работа-ет следующим образом. . На колонне НКТ 22 в компоновке с другим внутрискважинным оборудованием , например с гидравлическим пакером (не показано), циркул ционный клапан опускаетс  в скважину. Золот91 ник 11 с затвором 14 наход тс  в крайнем верхнем положении относительно кольцевой расточки 3 разъемн го корпуса 1. Это положение показан на фиг. 2. Процесс посадки гидравлического пакера осуществл ютпутем подачи давлени  рабочей жидкости в колонне НКТ 22 в осевой канал 12 золотника 1 1 и далее к гидравлическому пак ру. Поскольку осевой канал колонны НКТ 22 перекрыт ниже циркул ционног клапана (не показано), то под дейст вием давлени  рабочей жвдкости на площадь поперечного сечени  НКТ 22 дополнительноеседло 6 перекрываетс верхней посадочной поверхностью 15 затвора 14, с отключением кольцевой камеры 18 от кольцевой расточки 3. После проведени  операции по пер крытию межтрубного пространства скважины золотник 11 с затвором 14 и штоком 17 перемещаетс  колонной НКТ 22 вниз. По Наличию циркул ции из межтруб ного пространства скважины определ  ют, что затвор 14 золотника 11 нахо дитс  в среднем положении Относител но кольцевой расточки 3 разъемного корпуса 1 (фиг. 3). В этом положени осуществл ют процесс промывки межтрубного пространства скважины. Промывочна  жидкость подаетс  из осевого канала 12 золотника 11 чере радиальные каналы 13 в кольцевую расточку 3, котора  гидравлически св зана с кольцевой камерой 18, полостью 19 фильтра 10 и через радиальные каналы 2 с кольцевой камерой 20. Фильтр 10 обладает определенным гидравлическим сопротивлением, что способствует определенному пере паду давлени  между полостью 19 и межтрубным пространством скважины Под действием перепада давлени  перекрывающий элемент 9, жестко св  занный с фильтром 10, отрываетс  от седла 8 и перемещаетс  вверх относи тельно разъемного корпуса 1. Тем самым открываетс  пр мой пере:ток жидкости из полости 19 через радиальные каналы 2 в разъемном корпусе 1 в межтрубное пространство сква жИны. В этом случае фильтрующа  по верхность фильтра 10 практически выключена из работы и не загр зн е 7 с  частицами бурового раствора, которьй находитс  в колонне НКТ 22. После промывки межтрубного пространства скважины, не измен   положени  золотника 11 с затвором 14, осуществл ют подготовку скважины по закачке теплоизол ционного материала в межтрубное пространство скважины. Циркул ционный клапан в положении закачки теплоизол ционного материала показан на фиг. 4. Подачу жидкого теплоизол ционного материала осуществл ют в межтрубное пространство скважины. Под действием собственного веса и перепада давлени  на фильтре 10 перекрывающий элемент 9с фильтром 10 перемещаетс  относительно разъемного корпуса 1 и садитс  на седло В, что обуславливает прекращение гидродинамической св зи межтрубного пространства скважины через радиальные каналы 2 с полостью 19 и осевым каналом 12 золотника 11. Поток жидкости направл етс  из межтрубного пространства в колонну НКТ 22 только через фильтрующую поверхность фильтра 10, При подходе теплоизол ционного материала к фильтру 10 он задерживаетс  его фильтрующей поверхностью , что приводит к кольматации и росту давлени  на фильтре, которое передаетс  к нагнетательной линии насоса. По росту давлени  суд т о заполнении межтрубного пространства скважины теплоизол ционным материалом . , Перемещением колонны НКТ 22 вниз вместе со штоком 17, затвором 14 и золотником 11 осуществл ют посадку затвора 14 на седло 5 в кольцевой расточке 3 разъемного корпуса 1 и нагружени  затвора 14 весом колонны ЯКТ 22. В этом положении осуществл ют Цодачу теплоносител  по колонне НКТ 22, штоку 17 и осевому каналу 12 золотника 11 в продуктивный пласт скважины. Контактное давление, существующее в месте посадки нижней посадочной поверхности 16 затвора 14 на седло 5, в несколько раз превосходит по своей абсолютной величине давление нагнетани  теплоносител , что гарантирует герметизацию межтрубного пространства скважины от попадани  в него теплоносител .

При проведении капитального ремонта скважины, когда необходимо осуществить подъем оборудовани , предварительно осуществл ют вымыв теплоизол ционного материала из межтрубного пространства, который осуществл ют при пр мой циркул ции жидкости. При этом золотник 11с затвором 14 располагают в средней части кольцевой расточки 3 разъемного корпуса 1, когда радиальные каналы 13 золотника 11 соедин ют осевой канал 12 с кольцевой расточкой 3.

После вымыва теплоизол ционного материала из межтрубного пространства циркул ционный клапан вместе с другим внутрискважинным оборудованием может быть извлечен на поверхность .

Экономический эффект от использовани  данного изобретени  заключаетс  в повьппении надежности работы циркул ционного клапана в компоновке с различным внутрискважинным оборудованием в услови х паронагнетательных скважин при t 350-400°C и Р 16-20 МПа, что позволит более эффективно вести разработку месторождений высоков зких нефтей.

19

FTfl

n

lA

13

Фиг.2

Claims (1)

1. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН, содержащий корпус с радиальными каналами, внутри которого установлен золотник с осевым и радиальными каналами, имеющий затвор и палец в нижней части для взаимодействия с пазом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, шток, размещенный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с ним кольцевую камеру, верхняя часть которого связана с колонной насосно-компрессор- ных труб, а нижняя - с золотником, фильтр и узел прямой промывки скважин с перекрывающим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы его в условиях паронагнетательной скважины при обеспечении многократной гидравлической связи межтрубного и внутритрубного пространств скважин и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения работы его в компоновке с различима внутрискважинным оборудованием, затвор золотника выполнен с верхней и нижней посадочными поверхностями, а в корпусе под радиальными кана- 5 лами выполнены седла под посадочные поверхности затвора золотника, причем на штоке размещен с возможностью осевого перемещения фильтр, образующий со штоком полость, гидравлически связанную с кольцевой камерой.' а в нижней части фильтра размещен перекрывающий элемент узла прямой промывки скважин.

   „1155727 >