RU159579U1

RU159579U1 - VALVE FOR ALIGNING PRESSURE IN WELL EQUIPMENT

Info

Publication number: RU159579U1
Application number: RU2015146631/03U
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Гостев
Original assignee: Игорь Александрович Гостев; Шестаков Сергей Николаевич
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании, содержащий корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, отличающийся тем, что в верхней части корпуса жестко установлен цилиндр с вертикальным переточным каналом, в котором расположен поршень с обращенным вниз штоком, указанный шток имеет возможность взаимодействовать со вторым поршнем, установленным в корпусе и снабженным конусным клапаном, имеющим возможность вертикального перемещения, в нижней части корпуса с упором установлена пружина и неподвижный стержень, последний имеет возможность взаимодействия с конусным клапаном, причем диаметр поршня, снабженного конусным клапаном, больше диаметра поршня с обращенным вниз штоком.A valve for equalizing the pressure in the downhole equipment, comprising a body with a main channel communicated from above with the process pipes and below with downhole equipment, a piston installed in the main channel, spring-loaded upward and blocking the communication of the main channel with the downhole equipment in the upper position, characterized in that a cylinder with a vertical transfer channel in which a piston with a downward facing rod is located is rigidly mounted in the upper part of the housing, said rod has the ability to interconnect act with a second piston installed in the housing and equipped with a cone valve that can be vertically moved; a spring and a fixed rod are installed in the lower part of the housing with emphasis; the latter has the ability to interact with the cone valve, and the diameter of the piston equipped with a cone valve is larger than the diameter of the piston with facing down the stock.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности в частности к эксплуатации скважин и может быть использована при создании устройств для выравнивания давления в скважинном оборудовании.The utility model relates to the oil industry, in particular to the operation of wells and can be used to create devices for equalizing the pressure in the downhole equipment.

Известен циркуляционный клапан выравнивания давления в скважине содержащий соединенные между собой муфту и полый цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, сообщающиеся с надпакерным межтрубным пространством, при этом внутренняя поверхность корпуса выполнена ступенчатой, в которой посредством манжет герметично размещен полый золотник с возможностью ограниченного осевого перемещения, соединяемый с колонной насосно-компрессорных труб, а снизу корпус клапана соединяется, например, со шпинделем ниже установленного пакера, отличающийся тем, что в корпусе выполнен продольный канал, сообщающийся с кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, с образованием камеры, расположенные между манжетами при закрытом положении золотника, последний временно зафиксирован на корпусе срезными штифтами и расположен торцом с упором в уступ на внутренней ступенчатой поверхности корпуса, к продольному каналу которого, в свою очередь, с помощью штуцера присоединена трубка, сообщающаяся с подпакерной полостью скважины, а на золотнике выполнен выступ, упирающийся в торцовый буртик муфты, ограничивающий осевое перемещение золотника при его открытии с образованием между золотником и корпусом канала сообщения из надпакерного межтрубного пространства через радиальные отверстия и центральный канал в колонну насосно-компрессорных труб и через камеру с кольцевой канавкой, продольный канал и трубку в подпакерную полость скважины (патент на изобретение РФ №2531692, опубл. 27.10.2014).Known circulation valve for balancing the pressure in the well containing interconnected sleeve and a hollow cylindrical body with radial holes communicating with nadpakarny annular space, while the inner surface of the housing is stepped, in which through the cuffs a hollow spool is sealed with limited axial movement, connected to tubing string, and the bottom of the valve body is connected, for example, with a spindle below the installed packer, characterized in that a longitudinal channel is made in the housing, communicating with an annular groove made on the inner surface of the housing, with the formation of chambers located between the cuffs when the spool is in the closed position, the latter is temporarily fixed on the housing with shear pins and located with an end face with an emphasis on the ledge on the inner step the surface of the body, to the longitudinal channel of which, in turn, a pipe is connected with a fitting connecting with the sub-packer cavity of the well, and a protrusion is made on the spool, abutting is inserted into the end collar of the coupling, restricting the axial movement of the spool when it is opened with the formation of a communication channel between the spool and the housing from the overpack annular space through the radial holes and the central channel into the tubing string and through the chamber with the annular groove, the longitudinal channel and the tube into the under-packer well cavity (patent for the invention of the Russian Federation No. 2531692, publ. 10/27/2014).

Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании содержащий без слива жидкости из технологических труб, содержащий корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным каналом, сообщающим основной канал с используемым оборудованием и выполненным с возможностью перекрытия поршнем в его нижнем положении, а основной канал ниже поршня сообщен со скважинным пространством (патент на изобретение РФ №2466268, опубл. 10.11.2012).The closest technical solution chosen by the applicant as a prototype is a valve for equalizing the pressure in the downhole equipment, containing without draining the liquid from the process pipes, comprising a body with a main channel communicated from above with the process pipes, and from the bottom with downhole equipment, a piston installed in the main channel, spring-loaded upward and blocking the communication of the main channel with the downhole equipment in the upper position, characterized in that the housing is equipped with an additional ka scarlet who report the main channel with the equipment used and adapted to overlap the piston in its lower position, and below the main channel communicates with the downhole piston space (patent RF №2466268, publ. 10.11.2012).

Недостатком данной конструкции является то, что у золотниковых клапанов отсутствуют уплотнения, и, как следствие, имеются утечки. Также известные клапаны требуют повышенной сложности и точности изготовления и притирки. Кроме того, из-за очень маленького зазора в золотнике, клапаны очень чувствительны к мелким механическим включениям, которые находятся рабочей жидкости, что будет приводить к заклиниванию, т.е. снижает надежность клапана. Стоит, также отметить, что для срабатывания известного клапана в поглощающих скважинах понадобиться очень большая пружина, что крайне не технологично.The disadvantage of this design is that the slide valves do not have seals and, as a result, there are leaks. Also known valves require increased complexity and precision manufacturing and lapping. In addition, due to the very small clearance in the spool, the valves are very sensitive to small mechanical inclusions that are located in the working fluid, which will lead to jamming, i.e. reduces valve reliability. It is also worth noting that for the actuation of the known valve in the absorbing wells you need a very large spring, which is extremely technological.

Техническая задача заявляемой полезной модели повышение надежности устройства.The technical task of the claimed utility model is to increase the reliability of the device.

Технический результат выражается в сокращении времени на технологические операции со скважинным оборудованием.The technical result is expressed in the reduction of time for technological operations with downhole equipment.

Заявляемый клапан предназначен для работы совместно с любыми типами гидромеханических прокалывающих перфораторов в скважинах, когда давление столба рабочей жидкости НКТ (насосно-компрессорных труб) больше давления в затрубном пространстве в зоне перфорации, что требует значительного времени на выравнивание давления для возврата прокалывающих элементов и, соответственно, затрудняет возврат прокалывающих элементов в транспортное положение.The inventive valve is designed to work in conjunction with any type of hydromechanical piercing perforators in wells when the pressure column of the working fluid tubing (tubing) is greater than the pressure in the annulus in the perforation zone, which requires considerable time to equalize the pressure to return the piercing elements and, accordingly makes it difficult to return the piercing elements to the transport position.

Техническая задача достигается тем, что клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании содержит корпус с основным каналом, сообщенным сверху с технологическими трубами, а снизу - со скважинным оборудованием, поршень, установленный в основном канале, подпружиненный вверх и перекрывающий сообщение основного канала со скважинным оборудованием в верхнем положении, причем в верхней части корпуса жестко установлен цилиндр с вертикальным переточным каналом, в котором расположен поршень с обращенным вниз штоком, указанный шток имеет возможность взаимодействовать со вторым поршнем, установленным в корпусе и снабженным конусным клапаном, имеющим возможность вертикального перемещения, в нижней части корпуса с упором установлена пружина и неподвижный стержень, который имеет возможность взаимодействия с конусным клапаном, причем диаметр поршня, снабженного конусным клапаном, больше диаметра поршня с обращенным вниз штоком.The technical problem is achieved in that the valve for equalizing the pressure in the downhole equipment includes a housing with a main channel communicated from above with the production pipes, and from the bottom with downhole equipment, a piston installed in the main channel, spring-loaded upward and blocking the communication of the main channel with the downhole equipment in the upper position, and in the upper part of the housing is rigidly mounted a cylinder with a vertical transfer channel in which the piston is located with the rod pointing down, the specified rod It is possible to interact with a second piston installed in the housing and equipped with a cone valve that can be vertically moved; a spring and a fixed rod are installed in the lower part of the housing with a stop that can interact with the cone valve, the diameter of the piston equipped with a cone valve being larger than the diameter piston with downward facing stem.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:Comparison of the claimed technical solution with the prototype shows that it differs in the following features:

- в верхней части корпуса жестко установлен цилиндр с вертикальным переточным каналом;- a cylinder with a vertical transfer channel is rigidly mounted in the upper part of the housing;

- в цилиндре расположен поршень с обращенным вниз штоком;- a piston with a downward facing rod is located in the cylinder;

- обращенный вниз шток имеет возможность взаимодействовать со вторым поршнем;- the downward facing stem has the ability to interact with the second piston;

- второй поршень установлен в корпусе и снабжен конусным клапаном, имеющим возможность вертикального перемещения;- the second piston is installed in the housing and is equipped with a cone valve having the ability to move vertically;

- в нижней части корпуса с упором установлена пружина;- a spring is installed in the lower part of the housing with emphasis;

- в нижней части корпуса установлен неподвижный стержень, который имеет возможность взаимодействия с конусным клапаном;- a fixed rod is installed in the lower part of the housing, which has the ability to interact with a cone valve;

- диаметр поршня, снабженного конусным клапаном, больше диаметра поршня с обращенным вниз штоком.- the diameter of the piston equipped with a cone valve is larger than the diameter of the piston with the rod pointing down.

Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».Therefore, we can assume that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».The utility model can be manufactured on standard equipment, so it meets the criterion of "industrial applicability".

На Фиг. 1 показан общий вид клапана в начальном положении, на Фиг. 2 показан клапан со сжатой пружиной.In FIG. 1 shows a general view of the valve in the initial position, FIG. 2 shows a valve with a compressed spring.

Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании состоит из корпуса 1, в котором неподвижно расположен цилиндр 2, в котором совершает рабочее движение поршень 4 с обращенным вниз штоком и образуют камеру низкого давления 5, которая через отверстие 6 в корпусе 1 связана с заколонным пространством. Поршень 4 с обращенным вниз штоком, посредствам указанного штока взаимодействует с поршнем 8, снабженный конусным клапаном 7. При этом диаметр поршня 8 с конусным клапаном 7 больше диаметра поршня 4 с обращенным вниз штоком. Поршень 8 упирается в пружину 9, в центре которой расположен неподвижный стержень 10.The valve for balancing the pressure in the downhole equipment consists of a housing 1, in which the cylinder 2 is stationary, in which the piston 4 makes a working movement with the piston facing down and form a low-pressure chamber 5, which is connected to the annular space through an opening 6 in the housing 1. The piston 4 with the downward-facing stem interacts with the piston 8 provided with a cone valve 7 by means of the specified stem. The diameter of the piston 8 with the conical valve 7 is larger than the diameter of the piston 4 with the downward-facing stem. The piston 8 abuts against a spring 9, in the center of which a fixed rod 10 is located.

Клапан для выравнивания давления в скважинном оборудовании работает следующим образом. При давлении рабочей жидкости ниже заданного уровня, рабочая жидкость через канал 3 в цилиндре 2 создает разнонаправленные силы на поршне 8 и поршне 4 с обращенным вниз штоком, но под действием силы пружины 9 поршень 8 остается неподвижным.The valve for equalizing the pressure in the downhole equipment operates as follows. When the working fluid pressure is below a predetermined level, the working fluid through the channel 3 in the cylinder 2 creates multidirectional forces on the piston 8 and the piston 4 with the rod pointing downward, but under the action of the force of the spring 9, the piston 8 remains stationary.

При повышении давления выше заданного уровня, ввиду того что поршень 8 имеет больший диаметр, чем поршень 4 с обращенным вниз штоком, подпоршневое пространство 5 которого имеет низкое давление, т.к. связано с заколонным пространством отверстием 6, возникает сила, которая больше силы поршня 4 и силы пружины 9, в результате чего поршень 8 приводится в движение вниз. В процессе движения вниз поршень 8 упирается своим конусным клапаном 7 в неподвижный стержень 10, в результате открывается седло 11 поршня 8 и рабочая жидкость устремляется к прокалывающему перфоратору 12. После совершения прокола обсадной колонны прокалывающим перфоратором, давление сбрасывается и под действием поршня 4 с обращенным вниз штоком и пружины 9 поршень 8 начинает двигаться вверх, в результате седло 11 конусного клапана 7 и поршня 8 закрываается и движение рабочей жидкости прекращается. Статическое давление столба жидкости больше не воздейстивет на рабочие элементы прокалывающего гидромеханического перфоратора 12. При перемещении перфоратора вверх, ввиду того что давление внутри перфоратора небольшое, прокалывающие элементы возвращаются в исходное положение. Перфоратор с клапаном перемещаются в следующий интервал перфорации, и цикл повторяется заново.When the pressure rises above a predetermined level, due to the fact that the piston 8 has a larger diameter than the piston 4 with the rod pointing down, the sub-piston space 5 of which has a low pressure, because associated with the annular space of the hole 6, there is a force that is greater than the force of the piston 4 and the force of the spring 9, with the result that the piston 8 is driven down. In the process of downward movement, the piston 8 abuts with its conical valve 7 against the fixed rod 10, as a result, the seat 11 of the piston 8 opens and the working fluid rushes to the piercing punch 12. After the casing is punctured by the piercing punch, the pressure is also relieved by the action of the piston 4 with the downward facing the piston 8 starts to move up the rod and springs 9, as a result, the seat 11 of the cone valve 7 and the piston 8 closes and the movement of the working fluid stops. The static pressure of the liquid column will no longer affect the working elements of the piercing hydromechanical puncher 12. When the puncher is moved upward, since the pressure inside the punch is small, the puncturing elements return to their original position. The hammer drill with the valve moves to the next punch interval and the cycle repeats again.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет достичь сокращения времени на технологические операции со скважинным оборудованием.Thus, the claimed utility model allows to achieve a reduction in time for technological operations with downhole equipment.

Claims

A valve for equalizing the pressure in the downhole equipment, comprising a body with a main channel communicated from above with the process pipes and below with downhole equipment, a piston installed in the main channel, spring-loaded upward and blocking the communication of the main channel with the downhole equipment in the upper position, characterized in that a cylinder with a vertical transfer channel in which a piston with a downward facing rod is located is rigidly mounted in the upper part of the housing, said rod has the ability to interconnect act with a second piston installed in the housing and equipped with a cone valve that can be vertically moved; a spring and a fixed rod are installed in the lower part of the housing with emphasis; the latter has the ability to interact with the cone valve, and the diameter of the piston equipped with a cone valve is larger than the diameter of the piston with facing down the stock.