Патент на изобретение №2312203

(54) КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для герметизации призабойной зоны скважины при извлечении из нее различных сменных устройств без глушения, в частности для смены вставных скважинных насосов. Обеспечивает повышение надежности работы устройства. Сущность изобретения: клапан содержит корпус с циркуляционными окнами, затвор с радиальными отверстиями в его стенке, в которых установлены толкатели, и спускаемый с поверхности привод затвора с упором, установленным с возможностью взаимодействия с толкателями при обратном ходе привода. При этом его поверхность, взаимодействующая с толкателями, выполнена со скосом под максимальным углом к оси привода, при котором еще не наступает явление самоторможения при вытеснении толкателей на периферию. Толкатели расположены в зоне проточки, выполненной в корпусе, и имеют длину, превышающую толщину стенки. Согласно изобретению привод затвора снабжен буртом, выполненным с возможностью взаимодействия своей нижней кромкой с затвором, а упор установлен на пружинном элементе, упругом в радиальном направлении и подвижном – в осевом, при этом напротив упора на приводе выполнена проточка, глубина которой уменьшается книзу и оканчивается козырьком, ограничивающим проточку. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для герметизации призабойной зоны скважины при проведении ремонтных работ или при установке и извлечении из нее различных сменных устройств без глушения скважины, в частности для смены вставных скважинных насосов.

Известен клапан-отсекатель, содержащий затвор в виде тарельчатого клапана с прикрепленным к нему сверху штоком и привод затвора, который присоединен к всасывающему патрубку насоса и снабжен защелкой для связи со штоком тарельчатого клапана [Патент США №4776401, НКИ 166 – В 69 от 11.10.88 г.].

Недостатками данного клапана-отсекателя являются: зависимость его работоспособности от перепада давления, вынуждающая перед открытием клапана производить выравнивание давления в зонах над и под ним, а также отсутствие возможности для осуществления прокачки жидкости под клапан, например, для глушения.

Известен также клапан-отсекатель, свободный от этих недостатков, содержащий корпус с циркуляционными окнами, затвор с радиальными отверстиями в его стенке, в которых установлены толкатели, и спускаемый с поверхности привод затвора с упором, установленным с возможностью взаимодействия с толкателями при обратном ходе привода, при этом его поверхность, взаимодействующая с толкателями, выполнена со скосом под максимальным углом к оси привода, при котором еще не наступает эффект самоторможения при вытеснении толкателей на периферию, при этом толкатели расположены в зоне проточки, выполненной в корпусе, и имеют длину, превышающую толщину стенки [Патент РФ №2007547 С1 5, Е21В 34/06 от 26.11.90 г.].

Недостатки этого клапана заключаются в том, что в затворе установлены два ряда толкателей. В процессе работы клапана-отсекателя упор, расположенный на спускаемом приводе, должен пройти мимо верхних толкателей и войти в зацепление с нижними выдвинутыми толкателями. Но если верхние толкатели случайно выдвинутся внутрь затвора, тогда упор войдет в зацепление с ними. Ввиду того, что упор имеет жесткую конструкцию, а толкатели снаружи упрутся в стенку корпуса, они неизбежно заклинятся между собой.

Аналогичная ситуация возникает и при извлечении привода, когда упор должен пройти мимо нижних толкателей и войти в зацепление с верхними толкателями и переместить затвор вверх.

Цель изобретения – устранить указанные недостатки.

Поставленная цель достигается тем, что привод затвора снабжен буртом, выполненным с возможностью взаимодействия своей нижней кромкой с затвором, а упор установлен на пружинном элементе, упругом в радиальном направлении и подвижном – в осевом, при этом напротив упора на приводе выполнена проточка, глубина которой уменьшается книзу и оканчивается козырьком, ограничивающим проточку.

Кроме того, под затвором в корпусе установлен обратный клапан с возможностью одностороннего пропуска жидкости вниз под клапан-отсекатель.

Таким образом, заявляемый клапан-отсекатель соответствует критерию “Новизна”.

Анализ известных технических решений показал, что описанные выше признаки отвечают и критерию “Существенные отличия”.

Одним из главных требований к клапану-отсекателю является его надежность, которая в изобретении обеспечивается тем, что упор выполнен нежестким в радиальном направлении, поэтому он в состоянии пройти под толкатели при случайном выдвижения их внутрь затвора. При обратном же ходе он приобретает свойства жесткой конструкции и входит в надежное зацепление с толкателями и обеспечивает гарантированное перемещение затвора.

Кроме того, клапан-отсекатель получает возможность осуществления глушения скважины и удаления осадков из его полости. Выполнение этих требований обеспечивает установка обратного клапана.

На чертежах представлены:

на фиг.1 – клапан-отсекатель в начальный момент открытия его циркуляционных окон;

на фиг.2 – клапан-отсекатель в открытом положении;

на фиг.3 – в момент закрытия, при извлечении привода;

на фиг.4 – механизм сопряжения упора с толкателем в момент закрытия клапана-отсекателя;

на фиг.5 – конечное положение затвора при закрытом клапане-отсекателе.

Клапан-отсекатель содержит корпус 1 с циркуляционными окнами 2, затвор 3 с радиальными отверстиями 4 в его стенке и спускаемый с поверхности привод 5 затвора с упором 6.

В отверстиях 4 затвора установлены толкатели 7. Упор 6 установлен с возможностью взаимодействия с толкателями 7 при обратном ходе привода 5. Поверхность упора 6, взаимодействующая с толкателями 7 (фиг.4), выполнена со скосом под максимальным углом к оси привода, при котором еще не наступает явление самоторможения при вытеснении упором 6 толкателей на периферию. В исходном положении клапана-отсекателя толкатели 7 расположены в зоне проточки 8 (фиг.1), выполненной в корпусе 1, и имеют длину, превышающую толщину стенки.

Привод затвора снабжен буртом 9, выполненным с возможностью взаимодействия своей нижней кромкой с затвором 3. Упор установлен на пружинном элементе 10, упругом в радиальном направлении и подвижном – в осевом. Напротив упора 6 (фиг.4) на приводе выполнена проточка 11, глубина которой уменьшается книзу и оканчивается козырьком 12, ограничивающим проточку.

Кроме того, под затвором в корпусе установлен обратный клапан 13 (фиг.1), с возможностью одностороннего пропуска жидкости вниз, под клапан-отсекатель.

Устройство работает следующим образом. Клапан-отсекатель устанавливают в скважинных трубах, например, под опорой для вставного штангового насоса. В исходном положении (фиг.1.) циркуляционные окна 2 герметично перекрыты затвором 3. Обратный клапан 13 под действием избыточного давления в зоне, расположенной под клапаном, удерживается в закрытом положении.

Привод 5 спускают в скважину, например, вместе со вставным скважинным насосом. При посадке насоса на опору привод 5 буртом 9 проталкивает затвор 3 под циркуляционные окна 2 (фиг.2).

Клапан-отсекатель открыт. Скважинная жидкость получает возможность перетока вверх.

При извлечении привода, например, вместе со вставным скважинным насосом, упор 6 (фиг.3 и 4) с пружинным элементом 10 перемещается по проточке 11, глубина которой уменьшается книзу. Козырек 12, препятствуя дальнейшему перемещению упора, предотвращает заклинивание упора 6 между приводом 5 и затвором 3. Упор 6 входит в зацепление с толкателями 7. С помощью толкателей 7 затвор 3 перемещают вверх. Дойдя до проточки 8, толкатели выдавливаются в нее (фиг.5) вследствие того, что поверхность упора 6 (фиг.4), взаимодействующая с толкателями 7, выполнена со скосом под максимальным углом к оси привода, при котором еще не наступает явление самоторможения между упором и толкателями. Привод 5 в результате выдавливания толкателей отсоединяется от затвора 3 и извлекается на поверхность. Боковые отверстия 2 остаются перекрытыми затвором 3, герметично разделяя скважину на зоны над и под клапаном-отсекателем и обеспечивая возможность проведения работ при открытом устье.

Благодаря возможности перетока жидкости глушения вниз через обратный клапан 13 в закрытом состоянии клапан-отсекатель обеспечивает условия для глушения скважины, если в этом возникает необходимость, а также обеспечивает условия для удаления осадков, скапливающихся в полости клапана-отсекателя.

Технико-экономическая эффективность изобретения обеспечивается тем, что:

– повышается надежность открытия и закрытия клапана-отсекателя;

– создаются условия для удаления осадков из его полости;

– обеспечивается безопасность эксплуатации и ремонта скважины;

– упрощается операция глушения скважины.

Формула изобретения

1. Клапан-отсекатель, содержащий корпус с циркуляционными окнами, затвор с радиальными отверстиями в его стенке, в которых установлены толкатели, и спускаемый с поверхности, привод затвора с упором, установленным с возможностью взаимодействия с толкателями при обратном ходе привода, при этом его поверхность, взаимодействующая с толкателями, выполнена со скосом под максимальным углом к оси привода, при котором еще не наступает явление самоторможения при вытеснении толкателей на периферию, при этом толкатели расположены в зоне проточки у выполненной в корпусе и имеют длину, превышающую толщину стенки, отличающийся тем, что привод затвора снабжен буртом, выполненным с возможностью взаимодействия своей нижней кромкой с затвором, а упор установлен на пружинном элементе, упругом в радиальном направлении и подвижном в осевом, при этом напротив упора на приводе выполнена проточка, глубина которой уменьшается книзу и оканчивается козырьком, ограничивающим проточку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под затвором в корпусе установлен обратный клапан с возможностью одностороннего пропуска жидкости вниз, под клапан-отсекатель.

РИСУНКИ