RU204606U1

RU204606U1 - POSITIVE SLAM-SHUT VALVE

Info

Publication number: RU204606U1
Application number: RU2021104924U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Валерьевич Пепеляев
Original assignee: Пепеляева Валентина Борисовна
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-06-01

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности - к устройствам для предотвращения попадания жидкости глушения в пласт. Технический результат по расширению функциональных возможностей клапана-отсекателя достигается за счет того, что в клапане-отсекателе для герметичного разобщения зон над и под клапаном для случая, когда давление над клапаном больше, чем под клапаном, применяется нижний клапан, который разворачивается на 180 градусов относительно верхнего клапана таким образом, чтобы его хлопушка закрывалась при наличии перепада давления «сверху-вниз». При этом хлопушка верхнего клапана закрывается в случае, если давление над ней меньше, чем под ней, что обеспечивает удержание перепада давления «снизу-вверх». Сущность: Проходной клапан-отсекатель содержит последовательно соединенные верхний 1 и нижний 2 клапаны. Верхний клапан 1 состоит из корпуса 3, плунжера 4, а также седла 5, хлопушки 6 и возвратной пружины 7, установленных внутри корпуса 3. Нижний клапан 2 состоит из корпуса 8, плунжера 9, а также седла 10, хлопушки 11 и возвратной пружины 12, установленных внутри корпуса 8. Плунжеры 4 и 9 выполнены с возможностью перемещения относительно корпусов 3 и 8 соответственно. На плунжерах 4 и 9 установлены ограничители 13, 14, а также уступы 15, 16 соответственно. Через верхний ограничитель 13 проходной клапан соединяется с колонной труб. Нижний клапан 2 развернут относительно верхнего клапана 1 на 180 градусов таким образом, что через нижний ограничитель 14 проходной клапан соединяется с пакером 17. 3 ил.The utility model relates to the oil industry, in particular, to devices for preventing the penetration of well-killing fluid into the formation. The technical result of expanding the functionality of the shut-off valve is achieved due to the fact that in the shut-off valve for hermetic separation of the zones above and below the valve for the case when the pressure above the valve is greater than under the valve, a lower valve is used, which turns 180 degrees relative to the top valve so that its clapper closes in the presence of a "top-down" pressure drop. In this case, the top valve clapper closes if the pressure above it is less than below it, which ensures the retention of the pressure drop "from bottom to top". Essence: The straight-through shut-off valve contains a series-connected upper 1 and lower 2 valves. The upper valve 1 consists of a body 3, a plunger 4, as well as a seat 5, a clapper 6 and a return spring 7, installed inside the body 3. The lower valve 2 consists of a body 8, a plunger 9, as well as a seat 10, a clapper 11 and a return spring 12 installed inside the housing 8. The plungers 4 and 9 are made with the ability to move relative to the bodies 3 and 8, respectively. On plungers 4 and 9, limiters 13, 14 are installed, as well as ledges 15, 16, respectively. Through the upper limiter 13, the port valve is connected to the pipe string. The lower valve 2 is rotated relative to the upper valve 1 by 180 degrees in such a way that through the lower stop 14 the port valve is connected to the packer 17. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности - к устройствам для предотвращения попадания жидкости глушения в пласт.The utility model relates to the oil industry, in particular, to devices for preventing the penetration of well-killing fluid into the formation.

Из уровня техники известно Изобретение «Клапан-отсекатель проходной механический» (патент №2738553, RU, Е21В 34/06, опубликовано 14.12.2020), устройство по которому содержит: корпус, установленные внутри корпуса верхнее и нижнее седла, шар, выполненным с осевым отверстием и с возможностью вращения на осях, цангу, толкатель, с помощью которого осуществляется открытие или закрытие клапана-отсекателя. Внутри корпуса установлен поршень с возможностью сообщения его радиальных каналов с отверстиями верхнего и нижнего седел. Поршень соединен с цангой через планки, передающие вращение шару через сухари, установленные в пазах шара. Толкатель в нижней части имеет наружный выступ, взаимодействующий с верхними буртиками цанги при извлечении толкателя из корпуса для закрытия клапана-отсекателя и с нижними буртиками цанги - при установке толкателя в корпус, перемещая цангу соответственно в верхнее и нижнее положение.The state of the art knows the Invention "Mechanical bushing shut-off valve" (patent No. 2738553, RU, Е21В 34/06, published on 12/14/2020), the device according to which comprises: a body, upper and lower seats installed inside the body, a ball made with an axial a hole and with the possibility of rotation on the axes, a collet, a pusher, with the help of which the opening or closing of the shut-off valve is carried out. A piston is installed inside the housing with the possibility of communicating its radial channels with the holes of the upper and lower seats. The piston is connected to the collet through strips that transmit rotation to the ball through crackers installed in the grooves of the ball. The pusher in the lower part has an external protrusion interacting with the upper collars of the collet when removing the pusher from the body to close the shut-off valve and with the lower collars of the collet when installing the pusher into the housing, moving the collet to the upper and lower positions, respectively.

Недостатком данного клапана является то, что он применим только для удержания перепада давления «сверху-вниз», т.е. для случая, когда давление над шаром больше чем под ним. Таким образом обеспечивается возможность исключения попадания жидкости глушения в пласт при проведении ремонтных работ на скважине. В то же время клапан одновременно не обеспечивает защиту от нефтегазопроявлений пласта, поскольку не удерживает перепад давления «снизу-вверх», когда давление под шаром больше чем над ним.The disadvantage of this valve is that it can only be used to maintain the differential pressure "from top to bottom", i. E. for the case when the pressure above the ball is greater than below it. Thus, it is possible to exclude the ingress of well killing fluid into the formation during workover operations on the well. At the same time, the valve at the same time does not provide protection against oil and gas in the formation, since it does not keep the pressure drop "from bottom to top" when the pressure under the ball is greater than above it.

Известно так же изобретение «Проходной клапан-отсекатель» (патент №2190083, RU, Е21В 34/06, опубликовано 27.09.2002), техническое решение по которой содержит: корпус, в котором установлен верхний клапан, состоящий из плунжера, седла, хлопушки на оси, пружины и уплотнительных элементов. Он так же снабжен нижним клапаном, который также содержит плунжер, седло, хлопушку на оси, пружину и уплотнительные элементы. При этом наружный диаметр верхней части каждого плунжера превышает наружный диаметр нижней части. На наружной поверхности плунжеров каждого из клапанов выполнена канавка под пружинный фиксатор, установленный в седле и фиксирующий плунжер в нижнем положении «открыто». На внутренней поверхности плунжера выполнен кольцевой карман под захват инструмента для принудительного перемещения плунжера в верхнее положение «закрыто». Верхний клапан выполнен с большим проходным отверстием, чем нижний.Also known is the invention "Through valve-cut-off" (patent No. 2190083, RU, Е21В 34/06, published on September 27, 2002), the technical solution for which contains: a body in which an upper valve is installed, consisting of a plunger, a saddle, a clapper on axles, springs and sealing elements. It is also equipped with a bottom valve, which also contains a plunger, a seat, an axle clapper, a spring and sealing elements. In this case, the outer diameter of the upper part of each plunger exceeds the outer diameter of the lower part. On the outer surface of the plungers of each of the valves, a groove is made for a spring retainer installed in the seat and fixing the plunger in the lower "open" position. On the inner surface of the plunger there is an annular pocket for gripping the tool for forcibly moving the plunger to the upper position "closed". The upper valve is made with a larger bore than the lower one.

Недостатком изобретения по патенту 2190083 является то, что оно применимо только для удержания перепада давления «снизу-вверх», т.е. для случая, когда давление над хлопушкой меньше чем под ней. Таким образом, обеспечивается возможность проведения ремонтных и других работ в скважине без ее глушения. В то же время клапан одновременно не обеспечивает защиту пласта от попадания растворов глушения для случаев, когда необходимо проведение глушения скважины, поскольку не удерживает перепад давления «сверху-вниз», когда давление над хлопушкой больше чем под ней.The disadvantage of the invention according to patent 2190083 is that it is applicable only for maintaining the pressure drop "from bottom to top", i.e. for the case when the pressure above the clapper is less than under it. Thus, it is possible to carry out repair and other work in the well without killing it. At the same time, the valve at the same time does not provide protection of the formation from the penetration of killing fluids for cases when it is necessary to kill the well, since it does not keep the pressure drop "from top to bottom" when the pressure above the cracker is greater than below it.

Устройство по патенту RU 2190083 является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принято за прототип.The device according to the patent RU 2190083 is the closest in technical essence to the claimed one and is taken as a prototype.

Технической задачей заявленной полезной модели является расширение функциональных возможностей клапана-отсекателя за счет обеспечения герметичного разобщения зон над и под клапаном не только для случая, когда давление над клапаном меньше чем под клапаном, но и для противоположного случая - когда давление над клапаном больше чем под клапаном.The technical task of the claimed utility model is to expand the functionality of the slam-shut valve by ensuring hermetic separation of the zones above and below the valve, not only for the case when the pressure above the valve is less than below the valve, but also for the opposite case - when the pressure above the valve is greater than below the valve ...

Поставленная задача решается заявляемым проходным клапаном-отсекателем, который содержит последовательно соединенные верхний и нижний клапаны, состоящие из корпуса и плунжера, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга, а также седла, хлопушки и возвратной пружины, установленных внутри корпуса.The problem is solved by the inventive straight-through shut-off valve, which contains a series-connected upper and lower valves, consisting of a body and a plunger made to move relative to each other, as well as a saddle, clapper and return spring installed inside the body.

Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, достигается за счет того, что в известном проходном клапане-отсекателе для герметичного разобщения зон над и под клапаном для случая, когда давление над клапаном больше чем под клапаном применяется нижний клапан. Для этих целей нижний клапан разворачивается на 180 градусов относительно верхнего клапана таким образом, чтобы его хлопушка закрывалась при наличии перепада давления «сверху-вниз». При этом верхний клапан, хлопушка которого закрывается в случае, если давление над ней меньше чем под ней, сохраняет свою функцию по удержанию перепада давления «снизу-вверх».The technical result, thanks to which the specified problem is solved, is achieved due to the fact that in the known through-flow shut-off valve for hermetic separation of the zones above and below the valve for the case when the pressure above the valve is greater than below the valve, the lower valve is used. For these purposes, the lower valve is rotated 180 degrees relative to the upper valve in such a way that its clapper closes in the presence of a "top-down" pressure drop. In this case, the upper valve, the clapper of which closes if the pressure above it is less than below it, retains its function of keeping the pressure drop "from bottom to top".

Открытие хлопушек верхнего и нижнего клапанов осуществляется с помощью плунжеров, перемещающихся внутри соответствующих корпусов. При этом на работоспособность оборудования влияет техническое состояние плунжеров. Для исключения повреждения плунжеров путем удара их торцевой части о внутренние элементы клапанов при достижении их крайних положений на плунжерах установлены ограничители. Данные ограничители взаимодействуют с элементами корпуса и останавливают дальнейшее движение плунжеров в крайнем положении. Кроме того через данные ограничители производится стыковка клапана-отсекателя с другим оборудованием, находящимся в скважине: клапан-отсекатель соединяется сверху с колонной труб через ограничитель плунжера верхнего клапана, а снизу - с пакером через ограничитель плунжера нижнего клапана.The opening of the top and bottom valve clappers is carried out with the help of plungers moving inside the respective bodies. At the same time, the technical condition of the plungers affects the performance of the equipment. To prevent damage to the plungers by hitting their end part against the internal elements of the valves when their extreme positions are reached, limiters are installed on the plungers. These stops interact with the elements of the body and stop further movement of the plungers in the extreme position. In addition, through these stops, the shut-off valve is docked with other equipment in the well: the shut-off valve is connected from above to the pipe string through the upper valve plunger stopper, and from the bottom to the packer through the lower valve plunger stopper.

На фигурах 1, 2, 3 представлены чертежи предлагаемого проходного клапана-отсекателя.Figures 1, 2, 3 show drawings of the proposed in-line shut-off valve.

Проходной клапан-отсекатель содержит последовательно соединенные верхний 1 и нижний 2 клапаны. Верхний клапан 1 состоит из корпуса 3, плунжера 4, а также седла 5, хлопушки 6 и возвратной пружины 7, установленных внутри корпуса 3. Нижний клапан 2 состоит из корпуса 8, плунжера 9, а также седла 10, хлопушки 11 и возвратной пружины 12, установленных внутри корпуса 8. Плунжеры 4 и 9 выполнены с возможностью перемещения относительно корпусов 3 и 8 соответственно. На плунжерах 4 и 9 установлены ограничители 13, 14, а также уступы 15, 16 соответственно. Через верхний ограничитель 13 проходной клапан соединяется с колонной труб (на фиг. не показана). Нижний клапан 2 развернут относительно верхнего клапана 1 на 180 градусов таким образом, что через нижний ограничитель 14 проходной клапан соединяется с пакером 17.The straight-through shut-off valve contains the upper 1 and lower 2 valves connected in series. The upper valve 1 consists of a body 3, a plunger 4, as well as a seat 5, a clapper 6 and a return spring 7, installed inside the body 3. The lower valve 2 consists of a body 8, a plunger 9, as well as a seat 10, a clapper 11 and a return spring 12 installed inside the housing 8. The plungers 4 and 9 are made with the ability to move relative to the bodies 3 and 8, respectively. On plungers 4 and 9, limiters 13, 14 are installed, as well as ledges 15, 16, respectively. Through the upper limiter 13, the straight-through valve is connected to a pipe string (not shown in the figure). The lower valve 2 is rotated relative to the upper valve 1 by 180 degrees in such a way that through the lower stop 14 the port valve is connected to the packer 17.

Проходной клапан-отсекатель работает следующим образом (см. фиг. 1).The straight-through shut-off valve works as follows (see Fig. 1).

Проходной клапан-отсекатель, соединенный снизу через нижний ограничитель 14 с пакером 17, а сверху через верхний ограничитель 13 последовательно с инструментом посадочным и колонной труб (на фиг. не показаны) спускается до необходимого интервала установки.A through-flow shut-off valve connected from the bottom through the lower limiter 14 to the packer 17, and from above through the upper limiter 13 in series with the landing tool and the pipe string (not shown in the figure) is lowered to the required installation interval.

После этого производится посадка пакера 17 после чего с помощью инструмента посадочного (гидравлического или механического типа) происходит отстыковка клапана-отсекателя и пакера 17 от колоны труб. При этом под действием пружин 7 и 12 плунжеры 4 и 9 соответственно перемещаются в свои крайние положения так, что хлопушки 6 и 11 закрываются, садясь на седла 5 и 10 соответственно.After that, the packer 17 is seated, after which, with the help of a seating tool (hydraulic or mechanical type), the shut-off valve and the packer 17 are undocked from the pipe string. In this case, under the action of the springs 7 and 12, the plungers 4 and 9 respectively move to their extreme positions so that the clappers 6 and 11 are closed, sitting on the seats 5 and 10, respectively.

Оставшиеся в скважине клапан-отсекатель с пакером надежно разобщают пространства над и под клапаном, поскольку хлопушка 6 закрывается при наличии перепада давления «снизу-вверх», а хлопушка 11 закрывается при наличии перепада давления «сверху-вниз».The shut-off valve with the packer remaining in the well reliably separates the spaces above and below the valve, since the clapper 6 closes in the presence of a bottom-up pressure difference, and the clapper 11 closes in the presence of a top-down pressure difference.

Для открытия верхнего 1 и нижнего 2 клапанов клапана-отсекателя в скважину на колонне труб спускают стыковочное устройство (на фиг. не показано), которое через инструмент посадочный соединяется с верхним ограничителем 13.To open the upper 1 and lower 2 valves of the shut-off valve, a docking device (not shown in the figure) is lowered into the well on the pipe string, which is connected through the landing tool to the upper limiter 13.

После стыковки производится частичная разгрузка веса колонны труб на верхний ограничитель 13, в результате чего он начинает перемещать жестко связанный с ним плунжер 4 вниз относительно корпуса 3 верхнего клапана 1. В процессе перемещения плунжер 4 сжимает пружину 7 и открывает хлопушку 6 (см. фиг. 2). Перемещение плунжера 4 осуществляется до упора ограничителя 13 в верхнюю часть корпуса 3 - в данном положении плунжер 4 полностью открывает хлопушку 6, при этом торцевая часть плунжера 4 с элементами корпуса 3 не взаимодействует.After docking, the weight of the pipe string is partially unloaded onto the upper limiter 13, as a result of which it begins to move the plunger 4 rigidly connected to it downward relative to the body 3 of the upper valve 1. In the process of moving, the plunger 4 compresses the spring 7 and opens the clapper 6 (see Fig. 2). The movement of the plunger 4 is carried out to the stop of the limiter 13 in the upper part of the body 3 - in this position, the plunger 4 completely opens the clapper 6, while the end part of the plunger 4 does not interact with the elements of the body 3.

При дальнейшей разгрузке веса колонны труб на верхний ограничитель 13, он начинает перемещать корпус 3, в который он упирается, а также жестко связанный с корпусом 3 корпус 8 вниз относительно нижнего плунжера 9, который зафиксирован в скважине жестко связанным с ним пакером 17. В процессе такого перемещения плунжер 9 сжимает пружину 12 и открывает хлопушку 11 (см. фиг. 3). Перемещение корпусов 3 и 8 относительно плунжера осуществляется до упора нижней части корпуса 8 в ограничитель 14 - в данном положении плунжер 9 полностью открывает хлопушку 11, при этом торцевая часть плунжера 9 с элементами корпуса 8 не взаимодействует.With further unloading of the weight of the pipe string onto the upper limiter 13, it begins to move the casing 3, against which it abuts, as well as the casing 8 rigidly connected to the casing 3 downward relative to the lower plunger 9, which is fixed in the well by the packer 17 rigidly connected to it. With this movement, the plunger 9 compresses the spring 12 and opens the clapper 11 (see Fig. 3). The movement of the bodies 3 and 8 relative to the plunger is carried out up to the stop of the lower part of the body 8 against the stop 14 - in this position, the plunger 9 completely opens the clapper 11, while the end part of the plunger 9 does not interact with the elements of the body 8.

В итоге происходит полное открытие проходного клапана-отсекателя - по каналу образованному внутренними полостями верхнего 4 и нижнего 9 плунжеров сообщаются области над и под клапаном.As a result, there is a full opening of the straight-through shut-off valve - through the channel formed by the inner cavities of the upper 4 and lower 9 plungers, the areas above and below the valve are communicated.

Для закрытия клапана-отсекателя производится натяжка колонны труб. Создаваемое усилие через стыковочное устройство, инструмент посадочный и верхний ограничитель 13 последовательно передается на верхний плунжер 4, корпус 3 и корпус 8, в результате чего они начинают перемещаться вверх относительно нижнего плунжера 9. В процессе перемещения корпуса 8 вверх относительно нижнего плунжера 9 пружина 12 разжимается и поворачивает хлопушку 11 так, что она садится на седло 10 и закрывает нижний клапан 2 (см. фиг. 2). Перемещение корпуса 8 вверх относительно нижнего плунжера 9 осуществляется до упора нижней части корпуса 8 в уступ плунжера 16. При перемещении верхнего плунжера 4 вверх относительно корпуса 3 пружина 7 разжимается и поворачивает хлопушку 6, так что она садится на седло 5 и закрывает верхний клапан 1 (см. фиг. 1). Перемещение верхнего плунжера 4 вверх относительно корпуса 3 осуществляется до упора уступа плунжера 15 в верхнюю часть корпуса 3.To close the slam-shut valve, the pipe string is stretched. The force created through the docking device, the seating tool and the upper stop 13 is sequentially transmitted to the upper plunger 4, the body 3 and the body 8, as a result of which they begin to move upward relative to the lower plunger 9. In the process of moving the body 8 upward relative to the lower plunger 9, the spring 12 is expanded and turns the clapper 11 so that it sits on the seat 10 and closes the bottom valve 2 (see Fig. 2). The movement of the body 8 upward relative to the lower plunger 9 is carried out until the lower part of the body 8 stops against the shoulder of the plunger 16. When the upper plunger 4 moves upward relative to the body 3, the spring 7 expands and rotates the clapper 6, so that it sits on the seat 5 and closes the upper valve 1 ( see Fig. 1). The movement of the upper plunger 4 upward relative to the housing 3 is carried out up to the stop of the ledge of the plunger 15 in the upper part of the housing 3.

При дальнейшей натяжке колонны труб стыковочное устройство отсоединяется от инструмента посадочного и поднимается на поверхность вместе с колонной труб. Оставшиеся в скважине закрытый клапан-отсекатель и пакер надежно разобщают пространства над и под клапаном.With further stretching of the pipe string, the docking device is disconnected from the landing tool and rises to the surface together with the pipe string. The closed shut-off valve and packer remaining in the well reliably separate the spaces above and below the valve.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет расширить функционал клапана-отсекателя и исключить в его закрытом положении переток между областями над и под клапаном как для случая глушения скважины, так и для случая нефтегазопроявления пласта в незаглушенной скважине.Thus, the use of the proposed utility model makes it possible to expand the functionality of the shut-off valve and to exclude, in its closed position, the crossflow between the areas above and below the valve, both for the case of killing the well and for the case of oil and gas production in an unmuffled well.

Claims

A straight-through shut-off valve, which includes a series-connected upper and lower valves, consisting of a body and a plunger made to move relative to each other, as well as a seat, a clapper and a return spring installed inside the body, characterized in that the plungers of the upper and lower valves limiters are installed, while the lower valve is turned 180 degrees relative to the upper one so that the shut-off valve is connected from above to the pipe string through the upper valve plunger limiter, and from below to the packer through the lower valve plunger limiter.