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

RU2783578C1 - Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation - Google Patents

Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation Download PDF

Info

Publication number
RU2783578C1
RU2783578C1 RU2021128891A RU2021128891A RU2783578C1 RU 2783578 C1 RU2783578 C1 RU 2783578C1 RU 2021128891 A RU2021128891 A RU 2021128891A RU 2021128891 A RU2021128891 A RU 2021128891A RU 2783578 C1 RU2783578 C1 RU 2783578C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
floating plug
tubing string
membrane
body element
Prior art date
Application number
RU2021128891A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Николаев
Original Assignee
Александр Васильевич Николаев
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Николаев filed Critical Александр Васильевич Николаев
Application granted granted Critical
Publication of RU2783578C1 publication Critical patent/RU2783578C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: valve devices.
SUBSTANCE: invention relates to valve devices used for crimping of tubing and organization of communication of an annular space and an inner cavity of tubing. A membrane crimping valve contains upper and lower adapters connected by means of thread, a floating plug installed in an inner space of the lower adapter with the possibility of axial movement. The floating plug contains a lower case element, in which two cutting rings and destructible membrane between them are installed, and an upper case element connected by means of thread to the lower case element and fixing cutting rings with destructible membrane installed between them in the lower case element. A side part of an outer surface of the lower case element of the floating plug is made with grooves, and a lower part of the outer surface of the lower case element of the floating plug is a spherical cone. The invention also relates to borehole layout containing such a valve and a method for its operation.
EFFECT: invention is aimed at an increase in the reliability and efficiency of technological operations in a well, requiring crimping of a tubing string.
8 cl, 5 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Изобретение относится к клапанным устройствам, применяемым для опрессовки насосно-компрессорных труб (НКТ) и организации сообщения затрубного пространства и внутренней полости насосно-компрессорных труб НКТ, и может быть использовано для технологических операций, проводимых в скважинах. Изобретение также относится к скважинной компоновке, содержащей такой клапан, и способу его эксплуатации.The invention relates to valve devices used for pressure testing tubing (tubing) and organizing the communication of the annulus and the internal cavity of tubing tubing, and can be used for technological operations carried out in wells. The invention also relates to a downhole assembly containing such a valve and a method of operating it.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

При проведении различных технологических операций в скважине одним из обязательных этапов является опрессовка колонны НКТ. Традиционно применяют опрессовочные клапаны, в конструкции которых используют уплотнительный элемент шар-седло (клапанная пара). Соответственно, возникает необходимость применения обратной промывки или специального ловильного оборудования для подъема шара (запорного органа) из седла полностью из скважины и/или на заданную высоту над седлом для обеспечения протекания флюида. В любом случае требуется дополнительное время на проведение данной операции, что ведет к дополнительным временным, технологическим и экономическим издержкам при проведении ремонтных или эксплуатационных работ.When carrying out various technological operations in a well, one of the mandatory steps is pressure testing of the tubing string. Pressure testing valves are traditionally used, in the design of which a ball-seat sealing element (valve pair) is used. Accordingly, it becomes necessary to use backwash or special fishing equipment to lift the ball (shut-off device) from the seat completely out of the well and/or to a predetermined height above the seat to ensure fluid flow. In any case, additional time is required to carry out this operation, which leads to additional time, technological and economic costs during repair or maintenance work.

В уровне техники известно устройство для опрессовки бурильных труб в скважине (Авт.св-во СССР № 1051 235; МПК E21B 34/06; опубл. 30.10.1983), которое состоит из корпуса с верхним и нижним упорами, плавающей циркуляционной втулки с осевыми центральным и периферийным каналами, снабженными клапанами прямого действия с запорным органом. После достижения забоя восстанавливают прямую циркуляцию и повышением давления производят опрессовку колонны труб. При восстановлении циркуляции запорный орган клапана закрывает проход каналов, и втулка смещается вниз до нижнего упора, давление внутри колонны постепенно повышается и после превышения значения давления опрессовки бурильных труб мембрана разрывается и достигается возможность прямой циркуляции промывочного агента.In the prior art, a device for crimping drill pipes in a well is known (USSR St. No. 1051 235; IPC E21B 34/06; publ. 10/30/1983), which consists of a housing with upper and lower stops, a floating circulation sleeve with axial central and peripheral channels equipped with direct-acting valves with a shut-off body. After reaching the bottom, direct circulation is restored and the pressure is increased by pressure testing of the pipe string. When the circulation is restored, the shut-off valve closes the passage of the channels, and the bushing moves down to the bottom stop, the pressure inside the string gradually increases, and after exceeding the drilling pipe pressure value, the membrane breaks and the possibility of direct circulation of the flushing agent is achieved.

Соответственно, известное устройство позволяет частично решить обозначенную выше проблему использования клапанной пары шар-седло. Однако известное устройство имеет довольно сложную конструкцию и обладает рядом недостатков, в частности, наличие клапанов в периферийных каналах снижает надежность работы устройством в целом, т.к. при нарушении в одном из них (или во всех), устройство не будет работать должным образом, что приведет к необходимости подъема колонны НКТ, замене запорного органа или целиком клапана, и повторному спуску устройства для опрессовки.Accordingly, the known device makes it possible to partially solve the above-mentioned problem of using a ball-seat valve pair. However, the known device has a rather complex design and has a number of disadvantages, in particular, the presence of valves in the peripheral channels reduces the reliability of the device as a whole, because. in case of violation in one of them (or in all), the device will not work properly, which will lead to the need to raise the tubing string, replace the shut-off element or the entire valve, and re-run the device for pressure testing.

Также в уровне техники известно устройство для опрессовки бурильных труб в скважине (Авт. св-во СССР № 973796; МПК E21B 34/06; опубл. 15.11.1982), ближайшее по своей технической сущности к предложенному изобретению. Известное устройство содержит корпус, в расточке которого свободно установлена втулка с периферийными отверстиями и осевым каналом, перекрытым мембраной. Мембрана закреплена резьбой шайбой. В бурильной колонне создается давление, необходимое для опрессовки. После завершения опрессовки и установления герметичности бурильной колонны в трубах создается избыточное давление, достаточное для разрыва мембраны. Таким образом, после разрыва мембраны создается возможность промывки скважины и бурения.Also known in the prior art is a device for crimping drill pipes in a well (Ed. St. USSR No. 973796; IPC E21B 34/06; publ. 11/15/1982), closest in technical essence to the proposed invention. The known device comprises a housing, in the bore of which a sleeve with peripheral holes and an axial channel covered by a membrane is freely installed. The membrane is secured with a threaded washer. The pressure required for pressure testing is created in the drill string. After pressure testing is completed and the tightness of the drill string is established, excess pressure is created in the pipes, sufficient to rupture the membrane. Thus, after the rupture of the membrane, it is possible to flush the well and drill.

Недостатком этого устройства являются узкое проходное сечение основного осевого канала из-за наличия периферийных отверстий, а также риск неплотного прилегания втулки к седлу клапана в результате скопившейся грязи при спуске устройства в скважину, что снижает надежность работы устройством в целом, и может привести к тому, что устройство не будет работать должным образом, что приведет к необходимости подъема колонны НКТ, замене клапанного устройства, и повторному спуску устройства для опрессовки.The disadvantage of this device is the narrow flow area of the main axial channel due to the presence of peripheral holes, as well as the risk of a loose fit of the sleeve to the valve seat as a result of accumulated dirt when the device is lowered into the well, which reduces the reliability of the device as a whole, and can lead to that the device will not work properly, resulting in the need to lift the tubing string, replace the valve device, and re-run the device for pressure testing.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Настоящее изобретение направлено на устранение обозначенных выше проблем уровня техники и решает задачу повышения надежности и эффективности проведения технологических операций в скважине, требующих опрессовки колонны НКТ.The present invention is aimed at eliminating the above problems of the prior art and solves the problem of improving the reliability and efficiency of technological operations in the well, requiring pressure testing of the tubing string.

В одном из аспектов изобретения предложен клапан опрессовочный мембранный, содержащий:In one aspect of the invention, a pressure testing diaphragm valve is provided, comprising:

верхний переводник и нижний переводник, соединенные посредством резьбы,top sub and bottom sub connected by thread,

плавающую пробку, установленную во внутреннем пространстве нижнего переводника с возможностью аксиального перемещения,a floating plug installed in the internal space of the lower sub with the possibility of axial movement,

при этом плавающая пробка содержит нижний корпусной элемент, в котором установлены два срезающих кольца и разрушаемая мембрана между ними, и верхний корпусной элемент, соединяемый посредством резьбы с нижним корпусным элементом и закрепляющий срезающие кольца с установленной между ними разрушаемой мембраной в нижнем корпусном элементе,at the same time, the floating plug contains a lower body element in which two shear rings are installed and a destructible membrane between them, and an upper body element connected by means of a thread to the lower body element and fixing the shear rings with a destructible membrane installed between them in the lower body element,

при этом боковая часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнена с канавками, а нижняя часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки представляет собой сферический конус.wherein the side part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is made with grooves, and the lower part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is a spherical cone.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором разрушаемая мембрана выполнена из растворимого в кислотной среде материала.In one of the options, a valve is proposed, in which the ruptured membrane is made of a material soluble in an acid environment.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором срезающие кольца выполнены с острыми кромками.In one embodiment, a valve is provided in which the shear rings are sharp-edged.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором канавки на боковой части внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнены проходящими аксиально вдоль плавающей пробки.In one embodiment, a valve is proposed, in which the grooves on the side of the outer surface of the lower body element of the floating plug are made axially along the floating plug.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором канавки на боковой части внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнены проходящими по спирали вдоль плавающей пробки.In one embodiment, a valve is proposed, in which the grooves on the side of the outer surface of the lower body element of the floating plug are made spirally along the floating plug.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором предусмотрено уплотнительное кольцо между верхним и нижним переводниками.In one embodiment, a valve is provided that provides an O-ring between the top and bottom subs.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором предусмотрены фиксирующие винты для предотвращения раскручивания верхнего и нижнего переводников.In one embodiment, a valve is provided that includes locking screws to prevent the top and bottom subs from unwinding.

В одном из дополнительных аспектов предложена скважинная компоновка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с установленным на ней клапаном по первому аспекту изобретения.In one additional aspect, a downhole assembly is provided comprising a tubing string (tubing string) with a valve in accordance with the first aspect of the invention.

В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ эксплуатации описанного выше клапана при проведении технологических операций в скважине, включающий в себя этапы, на которых:In one further aspect, a method is provided for operating a valve as described above during downhole operations, comprising the steps of:

устанавливают клапан на колонне НКТ;install the valve on the tubing string;

осуществляют спуск колонны НКТ с установленным клапаном на необходимую глубину;run the tubing string with the valve installed to the required depth;

нагнетают жидкость во внутреннюю полость колонны НКТ до достижения заданного давления опрессовки, которое ниже давления разрыва разрушаемой мембраны клапана;injecting liquid into the inner cavity of the tubing string until a predetermined pressure test pressure is reached, which is lower than the burst pressure of the valve membrane being destroyed;

выдерживают заданное время опрессовки;withstand the specified time of crimping;

при достижении положительного результата опрессовки повышают давление в колонне НКТ до давления разрыва разрушаемой мембраны;when a positive pressure test result is achieved, the pressure in the tubing string is increased to the rupture pressure of the destructible membrane;

после открытия проходного отверстия проводят технологические операции в скважине.after opening the through hole, technological operations are carried out in the well.

Благодаря настоящему изобретению во всех его аспектах и вариантах осуществления обеспечивается технический результат, состоящий в повышении эффективности проведения технологических операций при проведении работ по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин. В частности, благодаря тому, что боковая часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнена с канавками, а нижняя часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки представляет собой сферический конус, обеспечивается беспрепятственное прохождение скважинной жидкости при спуске колонны НКТ для ее самозаполнения, а также плотное прилегание плавающей пробки к седлу при последующей опрессовке колонны НКТ.Thanks to the present invention, in all its aspects and embodiments, the technical result is provided, which consists in increasing the efficiency of technological operations during the maintenance and overhaul of oil and gas wells. In particular, due to the fact that the side part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is made with grooves, and the lower part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is a spherical cone, the well fluid is ensured when the tubing string is lowered for self-filling, and tight fit of the floating plug to the saddle during subsequent pressure testing of the tubing string.

Эти и другие преимущества будут подробно раскрыты в последующем описании, где также показаны и более подробно описаны варианты осуществления предложенного изобретения. Следует понимать, что чертежи и описание, по характеру, должны рассматриваться в качестве иллюстративных, а не в качестве ограничительных.These and other advantages will be detailed in the following description, which also shows and describes embodiments of the present invention in more detail. It should be understood that the drawings and description are, by nature, to be considered illustrative and not restrictive.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Предложенное изобретение поясняется на чертежах, где:The proposed invention is illustrated in the drawings, where:

на фиг. 1 показан предложенный клапан в поперечном сечении,in fig. 1 shows the proposed valve in cross section,

на фиг. 2-5 схематично показана эксплуатация предложенного клапана при проведении технологических операций в скважине.in fig. 2-5 schematically show the operation of the proposed valve during technological operations in the well.

Фигуры выполнены в приблизительном масштабе, некоторые элементы могут быть показаны более крупно для ясности, некоторые элементы могут быть показаны более мелко для упрощения. Следует понимать, что варианты осуществления, проиллюстрированные на фигурах, не являются ограничивающими объем прилагаемой формулы изобретения.The figures are drawn to approximate scale, some elements may be shown larger for clarity, some elements may be shown smaller for simplification. It should be understood that the embodiments illustrated in the figures are not intended to limit the scope of the appended claims.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Изобретение относится к клапанным устройствам, применяемым для опрессовки насосно-компрессорных труб (НКТ) и организации сообщения затрубного пространства и внутренней полости насосно-компрессорных труб НКТ, и может быть использовано для технологических операций, проводимых в скважинах. Изобретение также относится к скважинной компоновке, содержащей такой клапан, и способу его эксплуатации.The invention relates to valve devices used for pressure testing tubing (tubing) and organizing the communication of the annulus and the internal cavity of tubing tubing, and can be used for technological operations carried out in wells. The invention also relates to a downhole assembly containing such a valve and a method of operating it.

Предложенное изобретение поясняется на чертежах, где на фиг. 1 показан предложенный клапан в поперечном сечении, на фиг. 2-5 схематично показана эксплуатация предложенного клапана при проведении технологических операций в скважине. На фиг. 2-5 стрелками показано направление протекания флюида.The proposed invention is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows the proposed valve in cross section, FIG. 2-5 schematically show the operation of the proposed valve during technological operations in the well. In FIG. 2-5 arrows show the direction of fluid flow.

Далее, продолжая в целом по фиг. 1-5, в одном из аспектов изобретения предложен клапан опрессовочный мембранный, содержащий верхний переводник 1 и нижний переводник 2, соединенные посредством резьбы, плавающую пробку 3, установленную во внутреннем пространстве нижнего переводника 2 с возможностью аксиального перемещения, при этом плавающая пробка 3 содержит нижний корпусной элемент 32, в котором установлены два срезающих кольца 5 и разрушаемая мембрана 4 между ними, и верхний корпусной элемент 31, соединяемый посредством резьбы с нижним корпусным элементом 32 и закрепляющий срезающие кольца 5 с установленной между ними разрушаемой мембраной 4 в нижнем корпусном элементе 32, при этом боковая часть 34 внешней поверхности нижнего корпусного 32 элемента плавающей пробки 3 выполнена с канавками, а нижняя часть 33 внешней поверхности нижнего корпусного элемента 32 плавающей пробки 3 представляет собой сферический конус. В предпочтительном варианте верхний корпусной элемент 31 выполнен в виде гайки с пазами на внешней поверхности, обеспечивающими протекание скважинной жидкости при спуске колонны НКТ с установленным клапаном и ее самозаполнении, как будет описано более подробнее ниже.Further, continuing generally with FIG. 1-5, in one of the aspects of the invention, a pressure testing diaphragm valve is proposed, containing a top sub 1 and a bottom sub 2, connected by means of a thread, a floating plug 3 installed in the internal space of the bottom sub 2 with the possibility of axial movement, while the floating plug 3 contains a bottom housing element 32, in which two shearing rings 5 and a destructible membrane 4 are installed between them, and an upper body element 31 connected by means of a thread to the lower body element 32 and fixing the shear rings 5 with a destructible membrane 4 installed between them in the lower body element 32, while the side part 34 of the outer surface of the lower body element 32 of the floating plug 3 is made with grooves, and the lower part 33 of the outer surface of the lower body element 32 of the floating plug 3 is a spherical cone. In the preferred embodiment, the upper body element 31 is made in the form of a nut with grooves on the outer surface, allowing the flow of well fluid during the descent of the tubing string with the valve installed and its self-filling, as will be described in more detail below.

Благодаря этому обеспечивается беспрепятственное прохождение скважинной жидкости при спуске колонны НКТ с установленным клапаном для ее самозаполнения, а также плотное прилегание плавающей пробки к седлу при последующей опрессовке колонны НКТ, как это будет более подробно описано ниже. Таким образом, обеспечивается технический результат, состоящий в повышении эффективности проведения технологических операций при проведении работ по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин, за счет сокращения временных и технологических затрат на заполнение колонны НКТ жидкостью для проведения опрессовки, и кроме того снижения риска утечки жидкости из-за неплотного прилегания плавающей пробки к седлу при проведении опрессовки.This ensures unimpeded passage of the well fluid during the descent of the tubing string with a valve installed for its self-filling, as well as a tight fit of the floating plug to the seat during subsequent pressure testing of the tubing string, as will be described in more detail below. Thus, the technical result is provided, which consists in increasing the efficiency of technological operations during the maintenance and overhaul of oil and gas wells, by reducing the time and technological costs for filling the tubing string with fluid for pressure testing, and in addition, reducing the risk of fluid leakage due to loose fit of the floating plug to the seat during crimping.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором разрушаемая мембрана 4 выполнена из растворимого в кислотной среде материала. Элементы клапана, включая корпусные элементы плавающей пробки выполнены из стали, не подверженной отрицательному воздействию кислотной среды скважины. В совокупности с незначительными толщиной и весом мембраны это обеспечивает полное растворение фрагментов мембраны после ее разрушения, тем самым, не засоряя забойную зону скважины.In one of the variants, a valve is proposed, in which the destructible membrane 4 is made of a material soluble in an acid medium. The valve elements, including the body elements of the floating plug, are made of steel that is not affected by the acidic environment of the well. Together with the insignificant thickness and weight of the membrane, this ensures complete dissolution of the membrane fragments after its destruction, thereby not clogging the bottomhole zone of the well.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором срезающие кольца 5 выполнены с острыми кромками. Благодаря такой конструкции разрушение мембраны происходит при меньшей величине приложенного давления, способствуя большей эффективности предложенного клапана при проведении технологических операций.In one embodiment, a valve is proposed in which the shear rings 5 are made with sharp edges. Due to this design, the destruction of the membrane occurs at a lower value of the applied pressure, contributing to the greater efficiency of the proposed valve during technological operations.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором канавки на боковой части 34 внешней поверхности нижнего корпусного элемента 32 плавающей пробки 3 выполнены проходящими аксиально вдоль плавающей пробки. Благодаря этому обеспечивается равномерное протекание скважинной жидкости при спуске колонны НКТ, на которой установлен предложенный клапан, для самозаполнения колонны НКТ, способствуя большей эффективности предложенного клапана при проведении технологических операций.In one embodiment, a valve is proposed in which the grooves on the side portion 34 of the outer surface of the lower body element 32 of the floating plug 3 are made to extend axially along the floating plug. This ensures uniform flow of the well fluid during the descent of the tubing string, on which the proposed valve is installed, for self-filling of the tubing string, contributing to the greater efficiency of the proposed valve during technological operations.

В одном из вариантов предложен клапан, в котором предусмотрено уплотнительное кольцо 7 между верхним и нижним переводниками 1, 2, обеспечивающее надежную герметизацию соединения верхнего и нижнего переводников. Кроме того, в одном из вариантов предложен клапан, в котором предусмотрены фиксирующие винты 8 для предотвращения раскручивания верхнего и нижнего переводников 1, 2, что также обеспечивает надежное соединение верхнего и нижнего переводников, повышая надежность клапана в целом.In one of the options, a valve is proposed, in which a sealing ring 7 is provided between the upper and lower subs 1, 2, which ensures reliable sealing of the connection of the upper and lower subs. In addition, in one of the variants, a valve is proposed, in which fixing screws 8 are provided to prevent the top and bottom subs 1, 2 from unwinding, which also ensures a reliable connection of the top and bottom subs, increasing the reliability of the valve as a whole.

Далее описано использование клапана при проведении технологических операций в скважине. Первоначально необходимо собрать клапан, для этого разрушаемую мембрану 4 устанавливают между срезающих колец 5, которые располагают в нижнем корпусном элементе 32. В нижний корпусной элемент 32 вводят верхний корпусной элемент 31 и соединяют их посредством резьбы, выполненной на внутренней поверхности нижнего корпусного элемента 32 и на внешней поверхности верхнего корпусного элемента 31. Верхний корпусной элемент 31 ввинчивают в нижний корпусной элемент 32 до упора срезающих колец в соответствующие выступы нижнего корпусного элемента (не обозначены на фигурах). Это обеспечивает надежную фиксацию срезающих колец 5 с разрушаемой мембраной 4 между ними в нижнем корпусном элементе 32.The following describes the use of the valve in downhole operations. Initially, it is necessary to assemble the valve, for this, the destructible membrane 4 is installed between the shearing rings 5, which are located in the lower housing element 32. The upper housing element 31 is inserted into the lower housing element 32 and connected by means of a thread made on the inner surface of the lower housing element 32 and on the outer surface of the upper housing element 31. The upper housing element 31 is screwed into the lower housing element 32 until the cutting rings stop against the corresponding protrusions of the lower housing element (not indicated in the figures). This ensures reliable fixation of the shear rings 5 with a destructible membrane 4 between them in the lower housing element 32.

Собранную описанным выше образом плавающую пробку 3 располагают во внутреннем пространстве нижнего переводника 2, и сверху вводят верхний переводник 1 и соединяют их посредством резьбы, выполненной на внутренней поверхности нижнего переводника 2 и на внешней поверхности верхнего переводника 1. Верхний переводник 1 ввинчивают в нижний переводник 2 до упора заплечиков (не обозначены) верхнего переводника 1 о торцевую поверхность нижнего переводника 2. При этом расстояние между торцевой поверхностью верхнего переводника 1 и седлом 21, выполненным в виде конуса в нижнем переводнике 2, обеспечивает возможность аксиального перемещения плавающей пробки 3 во внутреннем пространстве клапана. Таким образом, ход плавающей пробки ограничен верхним переводником 1.The floating plug 3 assembled as described above is placed in the inner space of the lower sub 2, and the upper sub 1 is inserted from above and connected by means of a thread made on the inner surface of the lower sub 2 and on the outer surface of the upper sub 1. The upper sub 1 is screwed into the lower sub 2 to the stop of the shoulders (not indicated) of the top sub 1 against the end surface of the bottom sub 2. In this case, the distance between the end surface of the top sub 1 and the seat 21, made in the form of a cone in the bottom sub 2, provides the possibility of axial movement of the floating plug 3 in the internal space of the valve . Thus, the course of the floating plug is limited by the top sub 1.

Для более надежного герметичного соединения верхнего и нижнего переводников 1, 2 в области соединения устанавливают уплотнительное кольцо 7. Кроме того, для предотвращения раскручивания верхнего и нижнего переводников 1, 2 они могут быть закреплены дополнительными фиксирующими винтами 8.For a more reliable hermetic connection of the top and bottom subs 1, 2, a sealing ring 7 is installed in the connection area. In addition, to prevent the top and bottom subs 1, 2 from unwinding, they can be fixed with additional fixing screws 8.

Собранный описанным выше образом клапан устанавливают на колонну НКТ. Для удобства монтажа клапан может быть изготовлен в нескольких стандартных исполнениях по типу присоединительной резьбы НКТ. The valve assembled in the manner described above is installed on the tubing string. For ease of installation, the valve can be manufactured in several standard versions according to the type of connecting thread of the tubing.

Возвращаясь к способу эксплуатации предложенного клапана, начинают спуск колонны НКТ с установленным клапаном до заданной глубины. При этом плавающая пробка 3 аксиально смещена вверх, а содержащаяся в скважине жидкость проходит через нижнее отверстие клапана, и далее по канавкам, предусмотренным в боковой части 34 внешней поверхности нижнего корпусного элемента 32 плавающей пробки 3, поступает во внутреннее пространство колонны НКТ.Returning to the method of operation of the proposed valve, the descent of the tubing string with the valve installed to a predetermined depth is started. In this case, the floating plug 3 is axially displaced upwards, and the liquid contained in the well passes through the lower opening of the valve, and then along the grooves provided in the side part 34 of the outer surface of the lower body element 32 of the floating plug 3, enters the inner space of the tubing string.

После установки клапана на необходимой глубине в составе колонны НКТ нагнетают жидкость во внутреннюю полость колонны труб до достижения требуемого давления опрессовки, которое ниже давления разрыва разрушаемой мембраны (фиг. 2). Плавающая втулка 3 опускается в седло 21 и надежно к нему прилегает благодаря форме нижней части 33 внешней поверхности нижнего корпуса 32, уплотняя клапан и предотвращая дальнейшее поступление скважинной жидкости из затрубного пространства в колонну НКТ.After the valve is installed at the required depth in the tubing string, liquid is injected into the internal cavity of the pipe string until the required pressure is reached, which is lower than the burst pressure of the destructible membrane (Fig. 2). The floating sleeve 3 descends into the seat 21 and fits securely to it due to the shape of the lower part 33 of the outer surface of the lower body 32, sealing the valve and preventing further flow of well fluid from the annulus into the tubing string.

Затем проводят опрессовку колонны НКТ или оборудования с выдержкой заданного времени (фиг. 2). При достижении положительного результата опрессовки давление повышают до давления разрыва мембраны (фиг. 3) для полного открытия проходного отверстия и организации сообщения затрубного пространства и внутренней полости колонны НКТ.Then, pressure testing of the tubing string or equipment is carried out with a predetermined time delay (Fig. 2). When a positive pressure test result is achieved, the pressure is increased to the membrane burst pressure (Fig. 3) to completely open the through hole and organize communication between the annulus and the internal cavity of the tubing string.

Давление разрыва мембраны зависит от исполнения клапана, а именно от толщины и материала мембраны. Таким образом, при сборке клапана выбирают мембрану, соответствующую требуемому давлению опрессовки, т.е. выдерживающую его без разрушения.The diaphragm burst pressure depends on the design of the valve, namely the thickness and material of the diaphragm. Thus, when assembling the valve, a diaphragm is selected that corresponds to the required pressurization pressure, i.e. holding it without destruction.

После полного открытия проходного отверстия проводят необходимые технологические операции в соответствии с планом технологических работ или иным нормативно-техническим документом, например, работ по текущему и капитальному ремонту скважин (фиг. 4-5), включая: прямую промывку скважины; обратную промывку скважины; кислотную обработку скважины; исследование скважины с помощью геофизических приборов и пр.After the opening of the through hole is complete, the necessary technological operations are carried out in accordance with the technological work plan or other regulatory and technical document, for example, work on the current and major repairs of wells (Fig. 4-5), including: direct flushing of the well; well backwashing; well acid treatment; exploration of a well with the help of geophysical instruments, etc.

Таким образом, в одном из дополнительных аспектов предложена скважинная компоновка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с установленным на ней клапаном по первому аспекту изобретения.Thus, in one additional aspect, a downhole assembly is provided comprising a tubing string (tubing string) with a valve in accordance with the first aspect of the invention.

В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ эксплуатации описанного выше клапана при проведении технологических операций в скважине, включающий в себя этапы, на которых:In one further aspect, a method is provided for operating a valve as described above during downhole operations, comprising the steps of:

устанавливают клапан на колонне НКТ;install the valve on the tubing string;

осуществляют спуск колонны НКТ с установленным клапаном на необходимую глубину;run the tubing string with the valve installed to the required depth;

нагнетают жидкость во внутреннюю полость колонны НКТ до достижения заданного давления опрессовки, которое ниже давления разрыва разрушаемой мембраны клапана;injecting liquid into the inner cavity of the tubing string until a predetermined pressure test pressure is reached, which is lower than the burst pressure of the valve membrane being destroyed;

выдерживают заданное время опрессовки;withstand the specified time of crimping;

при достижении положительного результата опрессовки повышают давление в колонне НКТ до давления разрыва разрушаемой мембраны;when a positive pressure test result is achieved, the pressure in the tubing string is increased to the rupture pressure of the destructible membrane;

после открытия проходного отверстия проводят технологические операции в скважине.after opening the through hole, technological operations are carried out in the well.

Благодаря настоящему изобретению во всех его аспектах и вариантах осуществления обеспечивается технический результат, состоящий в повышении эффективности проведения технологических операций, например, при проведении работ по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин. В частности, как было описано выше, благодаря тому, что боковая часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнена с канавками, а нижняя часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки представляет собой сферический конус, обеспечивается беспрепятственное прохождение скважинной жидкости при спуске колонны НКТ для ее самозаполнения, а также плотное прилегание плавающей пробки к седлу при последующей опрессовке колонны НКТ.Thanks to the present invention, in all its aspects and embodiments, the technical result is provided, which consists in increasing the efficiency of technological operations, for example, during the maintenance and overhaul of oil and gas wells. In particular, as described above, due to the fact that the side part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is made with grooves, and the lower part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is a spherical cone, unhindered passage of the well fluid is ensured when the tubing string is lowered for its self-filling, as well as a tight fit of the floating plug to the saddle during subsequent pressure testing of the tubing string.

Кроме того, предложенное изобретение, как было подробно пояснено выше, характеризуется рядом дополнительных положительных эффектов:In addition, the proposed invention, as explained in detail above, is characterized by a number of additional positive effects:

- Увеличенный проходной диаметр пробки способствует беспрепятственному прохождению геофизических приборов, при этом диаметр проходного сечения клапана зависит от величины и типа присоединительной резьбы.- Increased bore diameter of the plug contributes to the unimpeded passage of geophysical instruments, while the diameter of the valve bore depends on the size and type of the connecting thread.

- Вследствие выполнения из сплава, растворимого в кислотной среде скважины, и незначительного веса фрагменты мембраны после разрушения полностью растворяются, не засоряя забойную зону.- Due to the fact that it is made of an alloy that is soluble in the acidic environment of the well, and due to its low weight, the membrane fragments completely dissolve after destruction, without clogging the bottomhole zone.

- Снижение затрат по времени для проведения технологических операций после выполнения опрессовки.- Reduction of time costs for carrying out technological operations after crimping.

- Уплотнительная поверхность клапана имеет форму окружности на пологом конусе, предотвращающую не герметичность клапана из-за скапливания твёрдых частиц на контактной поверхности конуса.- The sealing surface of the valve has the shape of a circle on a gentle cone, which prevents the valve from leaking due to the accumulation of solid particles on the contact surface of the cone.

- Установка пробки в клапан при сборке исключает риск повреждений пробки, возникающий в случае сбрасывания её с устья скважины.- Installing a plug in the valve during assembly eliminates the risk of damage to the plug that occurs if it is dropped from the wellhead.

- Канавки для прохождения жидкости увеличенного проходного сечения на наружной поверхности пробки минимизируют риск засорения клапана при спуске и эксплуатации.- Fluid grooves of increased flow area on the outer surface of the plug minimize the risk of clogging of the valve during descent and operation.

- Возможность проведения ревизии клапана в условиях мастерской бригады текущего и капитального ремонта скважин.- Possibility of auditing the valve in the conditions of the workshop of the team for the current and major workover of wells.

В приведенном выше описании примеров, термины направления (такие как «над», «верх», «ниже», «низ», «верхний», «нижний» и т.д.) используются для удобства ссылки на прилагаемые чертежи. В общем, «над», «верхний» «вверх» и аналогичные термины связаны с направлением к земной поверхности относительно скважины, и «ниже», «нижний», «вниз» и аналогичные термины связаны с направлением от земной поверхности относительно скважины.In the above description of the examples, directional terms (such as "above", "top", "below", "bottom", "top", "bottom", etc.) are used for the convenience of referring to the accompanying drawings. In general, "above", "up", "up" and similar terms are associated with the direction to the earth's surface relative to the well, and "below", "lower", "down" and similar terms are associated with the direction away from the earth's surface relative to the well.

Claims (18)

1. Клапан опрессовочный мембранный, содержащий:1. Diaphragm pressure test valve, containing: верхний переводник и нижний переводник, соединенные посредством резьбы,top sub and bottom sub connected by thread, плавающую пробку, установленную во внутреннем пространстве нижнего переводника с возможностью аксиального перемещения,a floating plug installed in the internal space of the lower sub with the possibility of axial movement, при этом плавающая пробка содержит нижний корпусный элемент, в котором установлены два срезающих кольца и разрушаемая мембрана между ними, и верхний корпусный элемент, соединяемый посредством резьбы с нижним корпусным элементом и закрепляющий срезающие кольца с установленной между ними разрушаемой мембраной в нижнем корпусном элементе,at the same time, the floating plug contains a lower body element in which two shear rings and a destructible membrane are installed between them, and an upper body element connected by means of a thread to the lower body element and fixing the shear rings with a destructible membrane installed between them in the lower body element, при этом боковая часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнена с канавками, а нижняя часть внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки представляет собой сферический конус.wherein the side part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is made with grooves, and the lower part of the outer surface of the lower body element of the floating plug is a spherical cone. 2. Клапан по п. 1, в котором разрушаемая мембрана выполнена из растворимого в кислотной среде материала.2. The valve according to claim 1, in which the breakable membrane is made of a material soluble in an acidic environment. 3. Клапан по п. 1, в котором срезающие кольца выполнены с острыми кромками.3. The valve according to claim. 1, in which the cutting rings are made with sharp edges. 4. Клапан по п. 1, в котором канавки на боковой части внешней поверхности нижнего корпусного элемента плавающей пробки выполнены проходящими аксиально вдоль плавающей пробки.4. The valve according to claim. 1, in which the grooves on the side of the outer surface of the lower body element of the floating plug are made passing axially along the floating plug. 5. Клапан по п. 1, в котором предусмотрено уплотнительное кольцо между верхним и нижним переводниками.5. The valve according to claim 1, in which an o-ring is provided between the top and bottom subs. 6. Клапан по п. 1, в котором предусмотрены фиксирующие винты для предотвращения раскручивания верхнего и нижнего переводников.6. The valve of claim 1, which includes locking screws to prevent the top and bottom subs from unwinding. 7. Скважинная компоновка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с установленным на ней клапаном по п. 1.7. Downhole assembly containing a tubing string (tubing string) with a valve installed on it according to claim 1. 8. Способ эксплуатации клапана по п. 1 при проведении технологических операций в скважине, включающий в себя этапы, на которых:8. The method of operating the valve according to claim 1 during technological operations in the well, which includes the steps at which: устанавливают клапан на колонне НКТ;install the valve on the tubing string; осуществляют спуск колонны НКТ с установленным клапаном на необходимую глубину;run the tubing string with the valve installed to the required depth; нагнетают жидкость во внутреннюю полость колонны НКТ до достижения заданного давления опрессовки, которое ниже давления разрыва разрушаемой мембраны клапана;injecting liquid into the inner cavity of the tubing string until a predetermined pressure test pressure is reached, which is lower than the burst pressure of the valve membrane being destroyed; выдерживают заданное время опрессовки;withstand the specified time of crimping; при достижении положительного результата опрессовки повышают давление в колонне НКТ до давления разрыва разрушаемой мембраны;when a positive pressure test result is achieved, the pressure in the tubing string is increased to the rupture pressure of the destructible membrane; после открытия проходного отверстия проводят технологические операции в скважине. after opening the through hole, technological operations are carried out in the well.
RU2021128891A 2021-10-04 Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation RU2783578C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783578C1 true RU2783578C1 (en) 2022-11-14

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU973796A1 (en) * 1980-06-30 1982-11-15 Научно-исследовательский и проектный институт "Гипроморнефтегаз" Apparatus for pressure-testing drill pipes in borehole
SU1051235A2 (en) * 1982-05-07 1983-10-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Apparatus for pressure-testing of drill pipes in well
US5425424A (en) * 1994-02-28 1995-06-20 Baker Hughes Incorporated Casing valve
US6289911B1 (en) * 1999-04-16 2001-09-18 Smith International, Inc. Mud saver kelly valve
RU2697439C2 (en) * 2014-09-10 2019-08-14 Армор Тулз Интернэшнл Инк. Ceramic rupture domed membrane for pressure control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU973796A1 (en) * 1980-06-30 1982-11-15 Научно-исследовательский и проектный институт "Гипроморнефтегаз" Apparatus for pressure-testing drill pipes in borehole
SU1051235A2 (en) * 1982-05-07 1983-10-30 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Apparatus for pressure-testing of drill pipes in well
US5425424A (en) * 1994-02-28 1995-06-20 Baker Hughes Incorporated Casing valve
US6289911B1 (en) * 1999-04-16 2001-09-18 Smith International, Inc. Mud saver kelly valve
RU2697439C2 (en) * 2014-09-10 2019-08-14 Армор Тулз Интернэшнл Инк. Ceramic rupture domed membrane for pressure control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10808490B2 (en) Buoyant system for installing a casing string
CA2489300C (en) A valve for a fill up tool
US5494107A (en) Reverse cementing system and method
EP0752047B1 (en) Fill valve
RU2352767C2 (en) Facility for control over flow with extruded gate
US7861781B2 (en) Pump down cement retaining device
US6666273B2 (en) Valve assembly for use in a wellbore
CA2309513C (en) Hydraulic set liner hanger setting mechanism and method
RU2551599C2 (en) Device for adjustment of inflow in production casing pipe
US6230811B1 (en) Internal pressure operated circulating valve with annulus pressure operated safety mandrel
US7063152B2 (en) Model HCCV hydrostatic closed circulation valve
US7472752B2 (en) Apparatus and method for forming multiple plugs in a wellbore
AU2015213301B2 (en) Valve system
EP0223553A2 (en) Pressure operated downhole tool with releasable safety device
US20030047314A1 (en) Float collar
US5979553A (en) Method and apparatus for completing and backside pressure testing of wells
US7699111B2 (en) Float collar and method
EP4144954A1 (en) Dual flow converted auto-fill float valve
RU2558828C2 (en) Multilateral well orienting method and device
US20230383620A1 (en) Float valve producing turbulent flow for wet shoe track
RU2783578C1 (en) Membrane crimping valve, borehole layout and method for valve operation
US9624764B2 (en) Method and apparatus for testing a tubular annular seal
US20230235655A1 (en) Wellbore staged operation method and rubber plug for said method
US20160208569A1 (en) Sealing insert and method
US3126060A (en) L loiacano