[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2049226C1 - Subsurface safety valve - Google Patents

Subsurface safety valve Download PDF

Info

Publication number
RU2049226C1
RU2049226C1 RU92012724A RU92012724A RU2049226C1 RU 2049226 C1 RU2049226 C1 RU 2049226C1 RU 92012724 A RU92012724 A RU 92012724A RU 92012724 A RU92012724 A RU 92012724A RU 2049226 C1 RU2049226 C1 RU 2049226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
balls
rod
cutter
open
seat
Prior art date
Application number
RU92012724A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92012724A (en
Inventor
Б.Ю. Хайруллин
О.Л. Витязев
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "Научно-производственная фирма "Юкон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа "Научно-производственная фирма "Юкон" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "Научно-производственная фирма "Юкон"
Priority to RU92012724A priority Critical patent/RU2049226C1/en
Publication of RU92012724A publication Critical patent/RU92012724A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2049226C1 publication Critical patent/RU2049226C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Check Valves (AREA)

Abstract

FIELD: oil field equipment. SUBSTANCE: subsurface safety valve has body 1 in which movable rod is installed. Movable rod 2 is engageable with compression string 3. Axial channel 4 of rod 2 accommodates main seat 5 made in form of spring split ring engageable with balls 7, and additional seat 9 engageable with balls 11. Balls 7 are engageable with inner surface of body 1 and main seat 5, and balls 11 are engageable with inner surface of body 1, and additional seat 9 that is responsible for formation of, either, gap which provides for expansion of seats 5 and 9 between balls 7 and 11 and seats 5 and 9, respectively, or they prevent seats 5 and 9 from expanding. Seats 5 and 9 have flexible seal 13 which protects spaces of grooves 6 and 10 of holes 8 from formation fluid. Installed in bore 4 is spring-loaded stepped bushing 15 whose outer diameter of lower step 17 is larger than outer diameter of upper step 18. Located in central channel 19 of bushing 15 is seat 20 similar in design with seats 5 and 9. To change over the safety valve to the CLOSED position, shutoff member 33 is dropped to build up pressure above it. Shutoff member 33 is made in form of ball and is alternately engageable with seats 20, 5 and 9. To open the safety valve, shutoff member-ball 33 is forced through seat 9 to drop into accumulator. EFFECT: higher operate reliability, extended operation capabilities and reduced maintenance costs. 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, конкретно к глубинным отсекающим устройствам, используемым при ремонте скважин. The invention relates to oilfield equipment, specifically to deep shutoff devices used in the repair of wells.

Известно устройство для перекрытия ствола скважины [1] содержащее корпус с центральным каналом, в котором выполнено седло под запорный элемент в виде шара, входную и выходную полости, между которыми в корпусе выполнен боковой карман, причем в открытом состоянии устройства шар размещен в боковом кармане. A device for blocking a wellbore [1] is known, comprising a body with a central channel in which a saddle is provided for a locking element in the form of a ball, an input and output cavity, between which a side pocket is made in the body, and in the open state of the device, the ball is placed in the side pocket.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная тем, что боковой карман корпуса может заполняться твердыми включениями, выпадающими в осадок из потока добываемого флюида. Ил и песок, будучи сцементированными парафино-битумными отложениями, будут препятствовать выходу шара в центральный канал при закрывании. По этой же причине будет невозможно размещение шара в боковом кармане при открывании. В обоих случаях устройство будет неработоспособно. A disadvantage of the known device is the low reliability of operation, due to the fact that the side pocket of the housing can be filled with solid inclusions that precipitate from the flow of produced fluid. Silt and sand, being cemented with paraffin-bitumen deposits, will prevent the ball from entering the central channel when closing. For the same reason, it will be impossible to place the ball in the side pocket when opening. In both cases, the device will be inoperative.

Известно устройство для перекрытия скважины [2] содержащее корпус с центральным каналом, перекрытым тарельчатым клапаном, седло под запорный элемент, выполненный в виде шара, боковую камеру для размещения запорного элемента. A device for blocking a well [2] is known, comprising a body with a central channel blocked by a poppet valve, a saddle for a locking element made in the form of a ball, and a side chamber for accommodating the locking element.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная наличием в конструкции множества полостей в которых возможно осаждение песка, ила и парафино-битумных отложений, вследствие чего возможны заклинивания перемещаемых деталей и несрабатывание устройств. A disadvantage of the known device is the low reliability of operation, due to the presence in the design of many cavities in which precipitation of sand, silt and paraffin-bitumen deposits is possible, as a result of which jammed moving parts and device failure can occur.

Кроме того при пульсации потока пластового флюида более критической величины, на которую произведена настройка устройств, следствие их автономсти возможно холостое, без необходимости, срабатывание на закрывание, что требует затрат на последующую операцию по открыванию устройств и вводу скважины в эксплуатацию. К тому же простой скважины на время этих операций приводит к потере добычи нефти. In addition, when the flow rate of the reservoir fluid is more critical, the devices are tuned, their autonomy is possible idle, without the need for closing operation, which requires the costs of the subsequent operation to open the devices and put the well into operation. In addition, a simple well during these operations leads to a loss of oil production.

Известен забойный отсекатель фирмы "Пэйдж ойл тулс" [3] содержащий корпус, в котором размещен подвижный шток с осевым каналом и седлом под запорный элемент в виде шара, размещенного в открытом положении отсекателя в боковом кармане корпуса, узел фиксации штока в открытом положении отсекателя, выполненный в виде герметичной полости корпуса, сообщающейся трубопроводом с наземным узлом управления в виде гидравлической станции, причем в стенке штока под селом выполнен сквозной продольный паз для взаимодействия с запорным элементом. Known downhole shutter company "Page Oil Tools" [3] containing a housing in which a movable rod with an axial channel and a seat for a locking element in the form of a ball placed in the open position of the cutter in the side pocket of the housing, the node fixing the rod in the open position of the cutter, made in the form of a sealed cavity of the housing, communicating by pipeline with the ground control unit in the form of a hydraulic station, and in the stem wall under the village there is a through longitudinal groove for interaction with the locking element.

Известный отсекатель не обеспечивает достаточной надежности работы, так как дистанционным управлением с поверхности обеспечивается только операция по принудительному переключению отсекателя в открытое положение. Закрывание же отсекателя осуществляется автономно от потока добываемого флюида, на определенную критическую величину которого предусмотрено конструктивное исполнение деталей. The known cutter does not provide sufficient reliability, since remote control from the surface provides only the operation of forcibly switching the cutter to the open position. Closing the shut-off device is carried out autonomously from the flow of produced fluid, for a certain critical value of which the design of the parts is provided.

Тем самым возможны случайные, без необходимости, переключения отсекателя в закрытое положение, связанные с кратковременной пульсацией потока флюида более критической величины, что влечет повышение затрат на последующий перевод отсекателя в открытое положение и ввод скважины в эксплуатацию. Thus, random, unnecessarily, switching of the cutter to the closed position is possible, associated with short-term pulsation of the fluid flow of a more critical value, which entails an increase in the cost of the subsequent transfer of the cutter to the open position and putting the well into operation.

Однако возможна и обратная ситуация, когда отсекатель необходимо закрыть, например, при смене устьевого оборудования, ремонте погружного насоса и пр. а величины потока нефти недостаточно для осуществления этой операции, так как за время эксплуатации дебит скважины снизился. В связи с этим в скважину придется закачивать утяжеленную жидкость, что ведет к повышению эксплуатационных затрат. However, a reverse situation is also possible when the cutter must be closed, for example, when changing the wellhead equipment, repairing the submersible pump, etc., and the oil flow is not enough to carry out this operation, since the well production rate has decreased during operation. In this regard, weighted fluid will have to be pumped into the well, which leads to an increase in operating costs.

Кроме того известный отсекатель имеет ограниченный диапазон применения, так как должен быть спущен на колонне НКТ с обязательным оснащением последней дополнительным трубопроводом управления и наземной станцией. In addition, the known cutter has a limited range of applications, since it must be lowered on the tubing string with the obligatory equipping of the latter with an additional control pipeline and a ground station.

Вследствие эксцентричного размещения запорного элемента и трубопровода управления относительно продольной оси необходимо либо уменьшить проходной канал, либо увеличивать диаметр эксплуатационной колонны. В первом случае увеличиваются гидравлические сопротивления потоку добываемого флюида и скорость прохождения потока по каналу, что увеличивает потери пластовой энергии на отсекателе и способствует его быстрому выходу из строя вследствие абразивного износа от твердых включений в составе флюида. Во втором случае повышаются эксплуатационные затраты, так как для спуска колонны увеличенного диаметра необходимо бурить и скважину с большим диаметром, стоимость которой будет дороже. Due to the eccentric placement of the locking element and the control pipe relative to the longitudinal axis, it is necessary to either reduce the passage channel or increase the diameter of the production string. In the first case, the hydraulic resistance to the flow of the produced fluid and the speed of the flow through the channel increase, which increases the loss of reservoir energy on the cutter and contributes to its rapid failure due to abrasion from solid inclusions in the fluid composition. In the second case, operating costs increase, since for launching a larger diameter string, it is necessary to drill a well with a large diameter, the cost of which will be more expensive.

Целью изобретения является повышение надежности работы, расширение эксплуатационных возможностей и снижение затрат от применения забойного отсекателя. The aim of the invention is to increase reliability, expand operational capabilities and reduce costs from the use of downhole cutter.

В забойном отсекателе, содержащем корпус, размещенный в корпусе подвижный шток с осевым каналом и основным седлом, установленным с возможностью взаимодействия с запорным элементом, выполненным в виде шара, узел фиксации штока в корпусе в открытом и закрытом положениях отсекателя, узел переключения отсекателя из открытого в закрытое положение, снабжен узлом фиксации штока в промежуточном положении при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение, диаметр осевого канала штока превышает наружный диаметр запорного элемента, в осевом канале штока выполнены кольцевые канавки, в стенке штока сквозные отверстия, шток подпружинен относительно корпуса и имеет дополнительное седло, расположенное под основным седлом для взаимодействия с запорным элементом в закрытом положении; седла имеют эластичные уплотнения и шарики, размещенные в сквозных отверстиях стенки штока, и выполнены в виде пружинных разрезных колец, установленных в кольцевых канавках штока с возможностью взаимодействия с шариками, причем в открытом и закрытом положениях отсекателя шарики основного седла имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, а шарики дополнительного седла с нижней кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, а в промежуточном положении штока при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение шарики основного седла имеют возможность взаимодействия с нижней кольцевой канавкой корпуса, а шарики дополнительного седла с внутренней поверхностью корпуса; узел переключения отсекателя из открытого в закрытое положение выполнен в виде подпружиненной относительно штока и размещенной в его осевом канале над основным седлом подвижной ступенчатой втулки с центральным каналом, диаметр которого превышает диаметр запорного элемента, причем наружный диаметр нижней ступени втулки превышает диаметр верхней ступени; в центральном канале втулки выполнена кольцевая канавка, а в стенке нижней ступени втулки сквозные отверстия; втулка имеет седло под запорный элемент, выполненное в виде пружинного разрезного кольца с эластичным уплотнением, и шарики, размещенные в сквозных отверстиях втулки; при этом пружинное разрезное кольцо установлено в кольцевой канавке втулки с возможностью взаимодействия с шариками; причем в открытом и закрытом положениях отсекателя шарики имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью осевого канала штока, а в промежуточном положении, при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение, шарики имеют возможность взаимодействия с кольцевой канавкой штока; узел фиксации штока в корпусе в открытом и закрытом положениях отсекателя выполнен в виде шариков, установленных в сквозных отверстиях стенки штока с возможностью взаимодействия в открытом и закрытом положениях отсекателя с наружной поверхностью нижней ступени втулки и с верхней кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, а в промежуточном положении штока, при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение, с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью верхней ступени втулки и внутренней поверхностью корпуса. In a downhole cutter containing a housing, a movable rod located in the housing with an axial channel and a main seat mounted to interact with a locking element made in the form of a ball, a rod fixing unit in the housing in the open and closed positions of the cutter, a switchover unit for the cutter from open to closed position, equipped with a node for fixing the rod in an intermediate position when the cutter is switched from open to closed position, the diameter of the axial channel of the rod exceeds the outer diameter of the locking element, axial stem channel formed annular grooves in the wall of the rod through holes, the rod is spring loaded relative to the housing and has an additional seat disposed under the main seat for interaction with the locking member in the closed position; the seats have elastic seals and balls placed in the through holes of the stem wall and are made in the form of spring split rings installed in the annular grooves of the stem with the ability to interact with the balls, and in the open and closed positions of the cutter, the balls of the main saddle have the ability to interact with the inner surface of the housing and the balls of the additional seat with the lower annular groove made on the inner surface of the housing, and in the intermediate position of the rod when switching the cutter from rytogo the closed position of the main seat balls have the opportunity to interact with the lower annular housing groove and the additional seat balls with the inner surface of the housing; the cutter switching unit from the open to the closed position is made in the form of a movable step sleeve with a central channel, spring-loaded relative to the rod and placed in its axial channel above the main seat, the diameter of which exceeds the diameter of the locking element, and the outer diameter of the lower step of the sleeve exceeds the diameter of the upper stage; an annular groove is made in the central channel of the sleeve, and through holes in the wall of the lower stage of the sleeve; the sleeve has a saddle for the locking element, made in the form of a spring split ring with an elastic seal, and balls placed in the through holes of the sleeve; wherein the spring split ring is installed in the annular groove of the sleeve with the possibility of interaction with the balls; moreover, in the open and closed positions of the cutter, the balls are able to interact with the inner surface of the axial channel of the rod, and in the intermediate position, when the cutter is switched from open to closed position, the balls are able to interact with the annular groove of the rod; the rod fixing unit in the housing in the open and closed positions of the shutter is made in the form of balls installed in the through holes of the stem wall with the possibility of interaction in the open and closed positions of the shutter with the outer surface of the lower stage of the sleeve and with the upper annular groove made on the inner surface of the housing, and in the intermediate position of the rod, when the cutter is switched from open to closed position, with the possibility of interaction with the outer surface of the upper stage of the sleeve and the inner erhnostyu body.

Совокупность отличительных признаков заявляемого отсекателя обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества. The set of distinctive features of the inventive cutter provides, in comparison with the prototype, the following advantages.

Принудительное, только по команде с поверхности, переключение отсекателя из открытого в закрытое положение и наоборот, чем гарантируется независимость работы отсекателя от дебита скважины, тем самым исключаются случайные срабатывания на закрытие при пульсации потока и обеспечивается закрытие при любом как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, отклонении дебита от номинального. Forced, only upon a command from the surface, switching of the cutter from open to closed position and vice versa, which guarantees the independence of the cutter from the flow rate of the well, thereby eliminating accidental closure operations during flow pulsations and ensuring closure either downward or downward side of the increase, deviation of the flow rate from the nominal.

Отсутствие в проходном канале полостей, в которых возможно накопление твердых включений, выпавших в осадок из потока пластового флюида, чем предотвращается заклинивание подвижных деталей при переключениях. The absence of cavities in the passage channel in which accumulation of solid inclusions precipitated from the formation fluid flow is possible, which prevents jamming of moving parts during switching.

Отсутствие эксцентрично расположенных относительно продольной оси бокового кармана и трубопровода дистанционного управления, что при прочих равных условиях позволяет значительно увеличить канал для прохода добываемого флюида, а следовательно, снизить скорость потока через отсекатель и повысить износостойкость деталей, образующих переходной канал для потока флюида, при наличии в последнем абразивных частиц. Одновременно с этим снижаются потери пластовой энергии за счет уменьшения гидравлических сопротивлений потоку флюида и обеспечивается возможность спуска через отсекатель в интервал продуктивного пласта глубинного оборудования, приборов и пр. The absence of a side pocket and a remote control pipe eccentrically located relative to the longitudinal axis, which, all other things being equal, can significantly increase the channel for the passage of the produced fluid, and therefore, reduce the flow rate through the cutter and increase the wear resistance of the parts forming the transition channel for the fluid flow, if last abrasive particles. At the same time, the loss of reservoir energy is reduced due to a decrease in hydraulic resistance to the fluid flow and the possibility of descent of downhole equipment, devices, etc., through the cutter into the interval of the reservoir is provided.

Возможность автономного, без подвески на НКТ, размещения в эксплуатационной колонне обеспечивает использование заявляемого отсекателя в скважинах с любым способом эксплуатации (фонтанным или насосным) или эксплуатирующих несколько пластов. The possibility of autonomous, without suspension on the tubing, placement in the production casing ensures the use of the inventive cutter in wells with any method of operation (fountain or pumping) or operating multiple layers.

Отсутствие трубопровода дистанционного управления и наземной гидростанции. Lack of remote control pipeline and ground hydroelectric station.

Возможность установки при эксплуатации на любой глубине: от устья скважины до интервала перфорации продуктивного пласта. The ability to install during operation at any depth: from the wellhead to the perforation interval of the reservoir.

В совокупности вышеперечисленное обеспечивает повышение надежности работы, расширение эксплуатационных возможностей и снижение затрат от применения заявляемого отсекателя по сравнению с прототипом. Together, the above provides increased reliability, enhanced operational capabilities and reduced costs from the use of the inventive cutter compared with the prototype.

На фиг. 1 представлен отсекатель, разрез, открытое положение; на фиг.2 начальная фаза переключения в закрытое положение; на фиг.3 промежуточная фаза переключения в закрытое положение; на фиг.4 закрытое положение. In FIG. 1 shows a cutter, a cut, an open position; figure 2 the initial phase of switching to the closed position; figure 3 intermediate phase switching to the closed position; figure 4 is a closed position.

Отсекатель (фиг.1) содержит корпус 1, в расточке которого с возможностью продольного перемещения установлен шток 2, взаимодействующий с пружиной 3 сжатия. В осевом канале 4 штока 2 размещено основное седло 5, выполненное в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке 6, выполненной в канале 4, и взаимодействующего с шариками 7, установленными в сквозных отверстиях 8, выполненных в стенке штока 2. Под седлом 5 размещено дополнительное седло 9, выполненное в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке 10, выполненной в канале 4, и взаимодействующего с шариками 11, установленными в сквозных отверстиях 8, выполненных в стенке штока 2. В открытом и закрытом положениях отсекателя шарики 7 взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса 1 и с седлом 5, не позволяя последнему расширяться, а шарики 11 взаимодействуют с нижней кольцевой канавкой 12, выполненной внутри корпуса 1, благодаря чему между шариками 11 и седлом 9 образуется зазор, обеспечивающий возможность расширения седла 9. The cutter (figure 1) contains a housing 1, in the bore of which, with the possibility of longitudinal movement, a rod 2 is installed, interacting with the compression spring 3. In the axial channel 4 of the rod 2 there is a main saddle 5 made in the form of a spring split ring installed in an annular groove 6 made in the channel 4 and interacting with balls 7 installed in through holes 8 made in the wall of the rod 2. Under the saddle 5 an additional saddle 9 is placed, made in the form of a spring split ring installed in an annular groove 10 made in the channel 4 and interacting with balls 11 installed in the through holes 8 made in the stem wall 2. In open and closed the positions of the cutoff, the balls 7 interact with the inner surface of the housing 1 and with the saddle 5, not allowing the latter to expand, and the balls 11 interact with the lower annular groove 12 made inside the housing 1, so that a gap is formed between the balls 11 and the saddle 9, which allows the saddle to expand 9.

Седла 5 и 9 снабжены эластичным уплотнителем 13, защищающим полости канавок 6 и 10, отверстий 8 от пластового флюида. The saddles 5 and 9 are equipped with an elastic seal 13, which protects the cavities of the grooves 6 and 10, the openings 8 from the formation fluid.

Над седлом 5 в штоке 2 выполнена расточка 14, в которой установлена ступенчатая втулка 15, взаимодействующая с пружиной 16. Наружный диаметр нижней ступени 17 втулки 15 больше наружного диаметра верхней ступени 18. В центральном канале 19 втулки 15 размещено седло 20, выполненное по аналогии с седлами 5 и 9 в виде пружинного разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке 21, выполненной в канале 19, и взаимодействующего с шариками 22, установленными в сквозных отверстиях 23, выполненных в стенке нижней ступени 17. В открытом и закрытом положениях отсекателя шарики 22 взаимодействуют с поверхностью расточки 14 штока 2, не позволяя седлу 20 расширяться, которое снабжено эластичным уплотнением 24. Под седлом 20 в расточке 14 выполнена кольцевая канавка 25, а над седлом 20 на нижней ступени 17 выполнена кольцевая канавка 26, с которой взаимодействуют шарики 27, установленные в сквозных отверстиях 28, выполненных в стенке штока 2, и взаимодействующие в открытом и закрытом положениях отсекателя с внутренней поверхностью корпуса 1. Под отверстиями 28 в корпусе 1 выполнена промежуточная кольцевая канавка 29, а над отверстиями 28 в штоке 2 выполнены сквозные отверстия 30, в которых установлены шарики 31, в открытом и закрытом положениях отсекателя взаимодействующие с наружной поверхностью нижней ступени 17 и с верхней кольцевой канавкой 32, выполненной в корпусе 1. Above the seat 5 in the stem 2, a bore 14 is made, in which a step sleeve 15 is installed, which interacts with the spring 16. The outer diameter of the lower stage 17 of the sleeve 15 is larger than the outer diameter of the upper stage 18. A seat 20 is placed in the central channel 19 of the sleeve 15, similar to saddles 5 and 9 in the form of a spring split ring installed in an annular groove 21 made in the channel 19 and interacting with balls 22 installed in the through holes 23 made in the wall of the lower stage 17. In the open and closed positions balls 22 interact with the surface of the bore 14 of the rod 2, not allowing the seat 20 to expand, which is equipped with an elastic seal 24. Under the seat 20, an annular groove 25 is made in the bore 14, and an annular groove 26 is made over the seat 20 on the lower stage 17 balls 27 installed in through holes 28 made in the wall of the rod 2 and interacting in the open and closed positions of the cutter with the inner surface of the housing 1. Under the holes 28 in the housing 1 an intermediate annular groove 29 is made, and above the holes 28 in the rod 2, through holes 30 are made, in which balls 31 are installed, in the open and closed positions of the cutter interacting with the outer surface of the lower stage 17 and with the upper annular groove 32 made in the housing 1.

С седлами 20, 5 и 9 взаимодействует запорный элемент 33, выполненный в виде шара, причем диаметры каналов 19 и 4 больше наружного диаметра шара 33. With the saddles 20, 5 and 9 interacts with the locking element 33, made in the form of a ball, and the diameters of the channels 19 and 4 are larger than the outer diameter of the ball 33.

Забойный отсекатель работает следующим образом. Downhole cutter operates as follows.

В компоновке с пакером 34 отсекатель в открытом положении (фиг.1) без шара 33 спускают в эксплуатационную колонну 35 и устанавливают в необходимом интервале с пакеровкой, герметично разобщая полость 36 колонны 35. При этом компоновка пакер-отсекатель может быть подвешенной на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) или быть автономно установленной в колонне 35 после разъединения и подъема колонны НКТ. In the arrangement with the packer 34, the shut-off device in the open position (Fig. 1) without ball 33 is lowered into the production casing 35 and installed in the necessary interval with packing, hermetically separating the cavity 36 of the casing 35. In this case, the packer-cut-off arrangement can be suspended on the pump compressor pipes (tubing) or be autonomously mounted in column 35 after disconnecting and lifting the tubing string.

В положении, показанном на фиг.1, пластовый флюид через каналы 4 и 19 и канал пакера 34 поступает из подпакерной зоны в надпакерную, где отбирается на поверхность любым из способов нефтедобычи. При достаточном пластовом давлении флюид может поступать на поверхность самотеком и в этом случае сброс шара 33 в колонну 35 производится только при необходимости закрытия отсекателя. При насосном способе эксплуатации, когда зазоры между насосом и стенками колонны 35 недостаточны для прохода шара 33, последний размещают в специальном посадочном гнезде под насосом, откуда вытесняют в колонну 35 при необходимости закрывания отсекателя. In the position shown in figure 1, the reservoir fluid through the channels 4 and 19 and the channel of the packer 34 enters from the under-packer zone to the over-packer, where it is sampled to the surface by any of the oil production methods. With sufficient reservoir pressure, fluid can flow to the surface by gravity and in this case, the discharge of the ball 33 into the column 35 is carried out only if it is necessary to close the cutter. In the pump operation method, when the gaps between the pump and the walls of the column 35 are insufficient for the ball 33 to pass, the latter is placed in a special seating socket under the pump, from where it is forced out into the column 35 if it is necessary to close the shut-off device.

Отсекатель будет находиться в открытом положении (фиг.1) независимо от дебита скважины, который может пульсировать или плавно изменяться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения благодаря тому, что шток 2 фиксируется шариками 31, ступенью 17 втулки 15 и верхней кольцевой канавкой 32. В свою очередь втулка 15 не может переместиться вниз и расфиксировать шток 2 даже при посадке шара 33 на седло 20 до тех пор, пока через каналы 4 и 19 циркулирует поток пластового флюида, т.е. при эксплуатации скважины. При необходимости перевода отсекателя в закрытое положение в колонну 35 забрасывают шар 33 и закрывают выход пластового флюида на поверхность. Шар 33 под собственным весом опускается и садится на седло 20, после чего с поверхности в колонну 35 нагнетают пластовый флюид. The cutter will be in the open position (figure 1) regardless of the flow rate of the well, which can fluctuate or smoothly change both upward and downward due to the fact that the rod 2 is fixed by balls 31, step 17 of the sleeve 15 and the upper annular groove 32. In turn, the sleeve 15 cannot move down and release the stem 2 even when the ball 33 is seated on the seat 20 until the flow of formation fluid circulates through the channels 4 and 19, i.e. during well operation. If it is necessary to transfer the cutter to the closed position, the ball 33 is thrown into the column 35 and the output of the formation fluid to the surface is closed. The ball 33, under its own weight, lowers and sits on the saddle 20, after which formation fluid is pumped from the surface into the column 35.

Герметичность посадки шара 33 на седло 20 обеспечивается эластичным уплотнением 24. Шар 33 не может пройти через седло 20, так как оно сохраняет свой внутренний диаметр меньше диаметра шара 33 благодаря шарикам 22, которые взаимодействуют с расточкой 14, не позволяя расширяться седлу 20. The tightness of the seating of the ball 33 on the seat 20 is provided by an elastic seal 24. The ball 33 cannot pass through the seat 20, since it retains its inner diameter less than the diameter of the ball 33 due to the balls 22, which interact with the bore 14, not allowing the seat 20 to expand.

Усилием от повышения давления над шаром 33 и втулкой 15 последняя смещается вниз, сжимая пружину 16 и расфиксируя шток 2 в тот момент, когда верхняя ступень 18 смещается до отверстий 30, обеспечивая выход шариков 31 из верхней канавки 32. Одновременно кольцевой уступ канавки 26 воздействуют на шарики 27 и усилие от давления с поверхности передается через шар 33, седло 20, втулку 15, уступ канавки 26, шарики 27 и отверстия 28 на шток 2, который начинает перемещаться вниз, сжимая пружину 3 (момент расфиксации штока 2 показан на фиг.2). При этом шарики 11 (фиг.3) выходят из нижней канавки 12 на гладкую поверхность корпуса 1 и, взаимодействуя с последней и с седлом 9, обеспечивают фиксирование седла 9 с внутренним диаметром, меньшим диаметра шара 33. В конце хода штока 2 вниз на место шариков 11 в нижнюю канавку 12 заходят шарики 7, обеспечивая возможность расширения седла 5 для пропуска шара 33. Одновременно с этим шарики 27 заходят в промежуточную канавку 29, обеспечивая расфиксацию втулки 15 относительно штока 2, благодаря чему втулка 15 смещается вниз до упора в торец расточки 14. В этом положении шарики 22 заходят в канавку 25, обеспечивая возможность расширения седла 20, через которое получает возможность прохода шар 33 (фиг.3, положение А шара 33). Последний, пройдя через седло 20, садится на седло 5 (фиг.3, положение Б шара 33) и, пройдя через него, садится на седло 9 (фиг.3, положение В шара 33), через которое шар 33 не пройдет благодаря взаимодействию седла 9 с шариками 11, в свою очередь взаимодействующими с внутренней поверхностью корпуса 1. The force from increasing the pressure above the ball 33 and the sleeve 15, the latter is shifted down, compressing the spring 16 and unlocking the rod 2 at the moment when the upper stage 18 is shifted to the holes 30, ensuring the exit of the balls 31 from the upper groove 32. At the same time, the annular ledge of the groove 26 affect balls 27 and the pressure from the surface is transmitted through the ball 33, the seat 20, the sleeve 15, the ledge of the groove 26, the balls 27 and the holes 28 to the rod 2, which begins to move downward, compressing the spring 3 (the moment of release of the rod 2 is shown in figure 2 ) In this case, the balls 11 (Fig. 3) exit from the lower groove 12 onto the smooth surface of the housing 1 and, interacting with the latter and with the seat 9, fix the seat 9 with an inner diameter smaller than the diameter of the ball 33. At the end of the stroke of the rod 2 down into place balls 11 in the lower groove 12 go balls 7, allowing expansion of the saddle 5 to pass the ball 33. At the same time, the balls 27 go into the intermediate groove 29, unlocking the sleeve 15 relative to the rod 2, so that the sleeve 15 is shifted down to the stop in the end face of the bore 14. In this section the decomposition balls 22 enter into the groove 25, allowing the extension of the saddle 20 through which is able to pass the ball 33 (Figure 3, position A of the ball 33). The latter, passing through the saddle 20, sits on the saddle 5 (Fig. 3, position B of the ball 33) and, passing through it, sits on the saddle 9 (Fig. 3, position B of the ball 33), through which the ball 33 will not pass due to the interaction saddles 9 with balls 11, in turn interacting with the inner surface of the housing 1.

После прохода шара 33 через седло 20 втулка 15 будет разгружена от усилия, направленного вниз, и под воздействием пружины 16 и давления в колонне 35 над шаром 33, воздействующим на разницу площадей ступеней 17 и 18, будет принудительно перемещаться вверх. After the ball 33 passes through the seat 20, the sleeve 15 will be unloaded from the downward force, and under the influence of the spring 16 and the pressure in the column 35 above the ball 33, which will affect the difference in the area of the steps 17 and 18, will be forced to move up.

Однако возврат втулки 15 в исходное положение невозможен вследствие того, что шток 2 усилием от давления принудительно перемещен в крайнее нижнее положение и шарики 31 будут удерживать втулку 15 в промежуточном положении в штоке 2. При этом за время принудительного (от давления) перемещения шара 33 от седла 20 до седла 5 шток 2 не переместится вверх, будучи зафиксированным в промежуточном (крайнем нижнем) положении шариками 27, которые могут выйти из промежуточной канавки 29 только при перемещении втулки 15 вверх и размещении над шариками 27 канавки 26. Благодаря временной задержке шар 33 успевает сесть на седло 5 и вновь создать усилие от давления на шток 2, направленное вниз, предотвращая перемещение последнего вверх от пружины 3 и обеспечивая проход шара 33 через седло 5, так как шарики 7, будучи в нижней канавке 12, не препятствуют расширению седла 5 для пропуска шара 33, в результате чего шар 33 фиксируется между седлами 5 и 9. После посадки и остановки шара 33 на седле 9 благодаря эластичному уплотнению 13 происходит герметичное разъединение полостей колонны 35 под и над шаром 33, давление над шаром 33 в колонне 35 начнет возрастать, что будет регистрироваться на поверхности по манометру нагнетательного насоса. В совокупности со скачком давления при перемещении шара 33 от седла 20 до седла 5 эта информация будет свидетельствовать о срабатывании узлов отсекателя после чего насос выключают и снижают давление в колонне 35 над шаром 33 до нуля. При этом (фиг.4) пружиной 3 шток 2 перемещается вверх до исходного положения, в котором шарики 11 вновь западают в нижнюю канавку 12, обеспечивая возможность расширения седла 9 для пропуска шара 33, а шарики 7 выходят из нижней канавки 12 и, взаимодействуя с седлом 5, фиксируют последнее в сомкнутом состоянии, исключающем проход шара 33 через седло 5 вверх. Удерживание шара 33 от падения вниз в этот момент осуществляется благодаря жесткости седла 9, для расширения которого и прохода шара 33 необходимо к последнему приложить усилие от давления флюида, нагнетаемого в колонну 35. Герметичность посадки шара 33 на нижней кромке седла 5 обеспечивается уплотнением 13. However, the return of the sleeve 15 to its original position is impossible due to the fact that the rod 2 is forced by pressure to move to the lowest position and the balls 31 will hold the sleeve 15 in an intermediate position in the rod 2. In this case, during the forced (pressure) movement of the ball 33 from saddles 20 to saddle 5, the rod 2 will not move upward, being fixed in the intermediate (lowermost) position by balls 27, which can exit the intermediate groove 29 only when the sleeve 15 is moved up and placed over the balls 27 of the groove 26 Due to the time delay, the ball 33 manages to sit on the saddle 5 and again create a force from the pressure on the rod 2 directed downward, preventing the latter from moving upward from the spring 3 and allowing the ball 33 to pass through the saddle 5, since the balls 7 are in the lower groove 12 , do not interfere with the expansion of the seat 5 for passing the ball 33, as a result of which the ball 33 is fixed between the seats 5 and 9. After the ball 33 is seated and stopped on the seat 9, due to the elastic seal 13, the cavities of the column 35 under and above the ball 33 are sealed. a ball 33 in the column 35 will begin to increase, which will be recorded on the surface by the pressure gauge of the injection pump. Together with the pressure jump when moving the ball 33 from the saddle 20 to the saddle 5, this information will indicate the operation of the shutoff nodes, after which the pump is turned off and the pressure in the column 35 above the ball 33 is reduced to zero. At the same time (Fig. 4), the spring 3 moves the rod 2 up to its initial position, in which the balls 11 again fall into the lower groove 12, allowing the saddle 9 to expand to pass the ball 33, and the balls 7 exit the lower groove 12 and interacting with saddle 5, fix the latter in a closed state, excluding the passage of the ball 33 through the saddle 5 up. Holding the ball 33 from falling down at this moment is due to the stiffness of the seat 9, for the expansion of which and the passage of the ball 33 it is necessary to apply force to the latter from the pressure of the fluid pumped into the column 35. The tightness of the ball 33 on the lower edge of the seat 5 is ensured by a seal 13.

Одновременно с заходом шариков 11 в нижнюю канавку 12 шарики 31 заходят в верхнюю канавку 32, обеспечивая расфиксацию втулки 15, котоpая от действия пружины 16 перемещается вверх, фиксируя ступенью 17 шарики 31 в верхней канавке 32. Simultaneously with the entry of balls 11 into the lower groove 12, the balls 31 go into the upper groove 32, ensuring the release of the sleeve 15, which, due to the action of the spring 16, moves upward, fixing the balls 31 in the upper groove 32 by the step 17.

Тем самым шток 2 будет зафиксирован от перемещения вниз и отсекатель будет окончательно закрыт. По мере восстановления давления пластового флюида под шаром 33 усилие вверх на него возрастает и шар 33, сжимая уплотнение 13 и будучи зафиксированным от перемещения вверх седлом 5, будет обеспечивать герметичность перекрытия, что контролируется на поверхности отсутствием возрастания давления в надпакерной зоне и перетока пластового флюида. Thus, the rod 2 will be fixed from moving down and the shutter will be finally closed. As the pressure of the reservoir fluid under the ball 33 is restored, the upward force on it also increases the ball 33, compressing the seal 13 and being fixed from moving upward by the seat 5, will ensure the tightness of the overlap, which is controlled on the surface by the absence of pressure increase in the over-packer zone and the flow of the reservoir fluid.

После поведения необходимых работ отсекатель открывают путем нагнетания пластового флюида в полость колонны 35 над шаром 33. При повышении давления усилие на шаре 33 возрастает и он, преодолев сопротивление седла 9, расширяет последнее и, пройдя через него, падает в накопитель под отсекателем (не показан). After the necessary work is performed, the shut-off device is opened by injecting formation fluid into the cavity of the column 35 above the ball 33. With increasing pressure, the force on the ball 33 increases and, having overcome the resistance of the seat 9, expands the latter and, passing through it, falls into the reservoir under the cut-off (not shown )

Отсекатель будет открыт (фиг.1 или 4 без шара 33). При этом шток 2 не может переместиться вниз за счет того, что зафиксирован шариками 31 в верхней канавке 32, которые удерживаются в этом положении ступенью 17 втулки 15. Втулка 15 тоже не может переместиться вниз и расфиксировать шарики 31 благодаря разнице площадей ступеней 17 и 18, вследствие чего при повышении давления над шаром 33 на втулке 15 возникает усилие, направленное вверх. Тем самым исключается возможность перемещения штока 2 с шаром 33, расположенным на седло 9, вниз, чем предотвращаются выход шариков 11 из нижней канавки 12, фиксация седла 9 в сомкнутом состоянии и невозможность прохода шара 33 для перевода отсекателя из открытого в закрытое положение. The cutter will be open (figure 1 or 4 without ball 33). In this case, the rod 2 cannot move down due to the fact that it is fixed by the balls 31 in the upper groove 32, which are held in this position by the step 17 of the sleeve 15. The sleeve 15 also cannot move down and unlock the balls 31 due to the difference in the area of the steps 17 and 18, as a result, with increasing pressure above the ball 33 on the sleeve 15 there is a force directed upward. This eliminates the possibility of moving the rod 2 with the ball 33, located on the seat 9, down, which prevents the exit of the balls 11 from the lower groove 12, fixing the seat 9 in the closed state and the inability of the ball 33 to move the cutter from open to closed position.

Применение заявляемого отсекателя позволяет повысить надежность операций по перекрытию-открытию ствола скважины для проведения ремонтно-профилактических работ без предварительного глушения утяжеленной жидкостью, так как эти операции производятся принудительно по команде с поверхности, независимо от дебита эксплуатируемой скважины. The use of the inventive cutter allows you to increase the reliability of operations on the overlap-opening of the wellbore for repair and maintenance work without first killing heavy fluid, since these operations are performed by force from a surface, regardless of the flow rate of the well being operated.

При этом исключается дополнительный канал связи отсекателя с поверхностью в виде трубопровода и наземная станция управления, что снижает эксплуатационные затраты. Кроме того независимость заявляемого отсекателя от дебита скважины расширяет его диапазон эксплуатационных возможностей. Отсутствие местных гидравлических сопротивлений в центральном канале в виде штуцеров позволяет исключить потери пластовой энергии. This eliminates the additional communication channel of the cutter with the surface in the form of a pipeline and a ground control station, which reduces operating costs. In addition, the independence of the inventive cutter from the flow rate of the well expands its range of operational capabilities. The absence of local hydraulic resistances in the central channel in the form of fittings eliminates the loss of reservoir energy.

Claims (1)

ЗАБОЙНЫЙ ОТСЕКАТЕЛЬ, содержащий корпус, размещенный в корпусе подвижный шток с осевым каналом и основным седлом, установленным с возможностью взаимодействия с запорным элементом, выполненным в виде шара, узел фиксации штока в корпусе в открытом и закрытом положении отсекателя и узел переключения отсекателя из открытого в закрытое положение, отличающийся тем, что он снабжен узлом фиксации штока в промежуточном положении при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение, диаметр осевого канала штока превышает наружный диаметр запорного элемента, в осевом канале штока выполнены кольцевые канавки, в стенке штока сквозные отверстия, шток подпружинен относительно корпуса и имеет дополнительное седло, расположенное под основным седлом для взаимодействия с запорным элементом в закрытом положении, седла имеет эластичные уплотнения и шарики, размещенные в сквозных отверстиях стенки штока, и выполнены в виде пружинных разрезных колец, установленных в кольцевых канавках штока с возможностью взаимодействия с шариками, причем в открытом и закрытом положениях отсекателя шарики основного седла имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, а шарики дополнительного седла с нижней кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, а в промежуточном положении штока при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение шарики основного седла имеют возможность взаимодействия с нижней кольцевой канавкой корпуса, а шарики дополнительного седла с внутренней поверхностью корпуса, узел переключения отсекателя из открытого в закрытое положение выполнен в виде подпружиненной относительно штока и размещенной в его осевом канале над основным седлом подвижной ступенчатой втулки с центральным каналом, диаметр которого превышает диаметр запорного элемента, причем наружный диаметр нижней ступени втулки превышает диаметр верхней ступени, в центральном канале втулки выполнена кольцевая канавка, а в стенке нижней ступени втулки сквозные отверстия, втулка имеет седло под запорный элемент, выполненное в виде пружинного разрезного кольца с эластичным уплотнением, и шарики, размещенные в сквозных отверстиях втулки, при этом пружинное разрезное кольцо установлено в кольцевой канавке втулки с возможностью взаимодействия с шариками, причем в открытом и закрытом положениях отсекателя шарики имеют возможность взаимодействия с внутренней поверхностью осевого канала штока, а в промежуточном положении при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение шарики имеют возможность взаимодействия с кольцевой канавкой штока, узел фиксации штока в корпусе в открытом и закрытом положениях отсекателя выполнен в виде шариков, установленных в сквозных отверстиях стенки штока с возможностью взаимодействия в открытом и закрытом положениях отсекателя с наружной поверхностью нижней ступени втулки и с верхней кольцевой канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса, а в промежуточном положении штока при переключении отсекателя из открытого в закрытое положение с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью верхней ступени втулки и внутренней поверхностью корпуса. BOTTOM-BASED SHUT-OFF, comprising a housing, a movable rod located in the housing with an axial channel and a main seat mounted to interact with a locking element made in the form of a ball, a rod fixing unit in the housing in the open and closed position of the cutter, and a switching unit for switching the cutter from open to closed position, characterized in that it is equipped with a node for fixing the rod in an intermediate position when the cutter is switched from open to closed position, the diameter of the axial channel of the rod exceeds the outer diameter p of the locking element, annular grooves are made in the axial channel of the rod, through holes are provided in the rod wall, the rod is spring-loaded relative to the body and has an additional seat located under the main seat to interact with the locking element in the closed position, the seats have elastic seals and balls placed in through the holes of the stem wall, and are made in the form of split spring rings installed in the annular grooves of the rod with the possibility of interaction with the balls, moreover, in the open and closed positions of the compartment balls of the main saddle have the ability to interact with the inner surface of the casing, and the balls of the additional saddle with a lower annular groove made on the inner surface of the casing, and in the intermediate position of the rod when switching the cutter from open to closed position, the balls of the main saddle can interact with the lower annular groove the housing, and the balls of the additional saddle with the inner surface of the housing, the switching unit of the cutter from open to closed position is made in the form spring-loaded relative to the rod and placed in its axial channel above the main seat of the movable step sleeve with a central channel whose diameter exceeds the diameter of the locking element, the outer diameter of the lower step of the sleeve exceeds the diameter of the upper stage, an annular groove is made in the central channel of the sleeve, and in the wall of the lower stage bushings through holes, the sleeve has a seat for the locking element, made in the form of a spring split ring with an elastic seal, and balls placed in through holes the sleeve, with the spring split ring installed in the annular groove of the sleeve with the ability to interact with the balls, and in the open and closed positions of the cutter, the balls are able to interact with the inner surface of the axial channel of the rod, and in the intermediate position when switching the cutter from open to closed position, the balls have the ability to interact with the annular groove of the rod, the node for fixing the rod in the housing in the open and closed positions of the cutter is made in the form of balls, set in the through holes of the stem wall with the possibility of interaction in the open and closed positions of the cutter with the outer surface of the lower step of the sleeve and with the upper annular groove made on the inner surface of the housing, and in the intermediate position of the rod when switching the cutter from open to closed position with the possibility of interaction with the outer surface of the upper stage of the sleeve and the inner surface of the housing.
RU92012724A 1992-12-18 1992-12-18 Subsurface safety valve RU2049226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92012724A RU2049226C1 (en) 1992-12-18 1992-12-18 Subsurface safety valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92012724A RU2049226C1 (en) 1992-12-18 1992-12-18 Subsurface safety valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92012724A RU92012724A (en) 1995-05-20
RU2049226C1 true RU2049226C1 (en) 1995-11-27

Family

ID=20133878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92012724A RU2049226C1 (en) 1992-12-18 1992-12-18 Subsurface safety valve

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2049226C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2592903C1 (en) * 2015-08-28 2016-07-27 Петр Игоревич Сливка Method for underground well repair for replacement of downhole pumping equipment without action on formation

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1461872, кл .E 21B 34/06, 1989. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1470935, кл. E 21B 34/06, 1989. *
3. Асфандияров Х.М. и др. Нефтегазопроявления и открытые фонтаны при эксплуатации скважин. М.: Недра, 1986, рис.20, с.56 - 57. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2592903C1 (en) * 2015-08-28 2016-07-27 Петр Игоревич Сливка Method for underground well repair for replacement of downhole pumping equipment without action on formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7654333B2 (en) Downhole safety valve
EP1307633B1 (en) Activating ball assembly for use with a by-pass tool in a drill string
US5022427A (en) Annular safety system for gas lift production
CA3039476C (en) Casing floatation system with latch-in plugs
US10954740B2 (en) Top plug with transitionable seal
US7314091B2 (en) Cement-through, tubing retrievable safety valve
WO2002068793A1 (en) Ball activated tool for use in downhole drilling
CA2762504A1 (en) Pressure range delimited valve with close assist
EP3542026B1 (en) Chemical injection valve with stem bypass flow
US10060213B2 (en) Residual pressure differential removal mechanism for a setting device for a subterranean tool
CA2549080A1 (en) Pressure range delimited valve
US4473122A (en) Downhole safety system for use while servicing wells
US5979553A (en) Method and apparatus for completing and backside pressure testing of wells
US4339001A (en) Safety valve
EP2203628B1 (en) Shear open valve
CA2496331C (en) Seal assembly for a safety valve
RU2651860C1 (en) Subsurface safety valve
RU2049226C1 (en) Subsurface safety valve
RU2229586C1 (en) Controller valve
US10900322B2 (en) Pilot and stopper inside a ball suitable for wellbore drilling operations
WO2019232443A1 (en) Annular controlled safety valve system and method
RU2107152C1 (en) Subsurface isolating valve
RU2407876C1 (en) Overflow valve of downhole motor
WO2003048516A1 (en) Pilot valve
EP0136146A2 (en) Annulus pressure responsive downhole tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061219