Устройство для перекрытия скважины

сж 5 м О П И С А Н И Е 6886 О 6ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 01.10.7 51) М. Кл.о Е 21 В 43/00 сударствениый комит СССР(72) Авторы изобретения афуров, С. С. Б Хабибулина ретдинов и Р. венный научно-исслед ут нефтяной промышл 1) Заявители тел ьскиости шкирскии государ и проектный инсти(54) УСТРОЙСТ ПЕРЕКРЫТ ВАЖИ НЫ Устр из верх части к лы для тов 3 с элементУстр рый вы переход с верхи тели 4 Изобретение касается эксплуатации нефтяных и газовых скважин и предназначено, в частности, для перекрытия ствола скважины перед подземным ремонтом.Известно устройство для перекрытия ствола скважины, содержащее корпус с радиальными каналами, шток с втулкой, фиксатор, размещенный в пазах втулки и кор.пуса, и обратный клапан.Недостатком указанного устройства является низкая надежность работы его из-за наличия прецезионной плунжерной пары, что не исключает утечки жидкости и заклинивания при больших перепадах давления.Наиболее близким решением из извест ных к изобретению является устройство для перекрытия скважины, содержащее корпус, внутри которого размещены направляющая и шток с каналами, запорные элементы с толкателями и тарированный груз. 20Недостатком указанного устройства является низкая надежность работы устройства из-за того, что перепад давлений, необходимый для открытия клапана с тарированным грузом, должен поддерживаться все время работы скважины, Это сопряжено с потерями энергии потока жидкости, что,ведет к падению давления на приеме насоса. Кроме того, увеличиваются утечки жидкости через клапан при достижении за- з 0 данного перепада, так как забоиное давление действует на клапан снизу.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем обеспечения перекрытия ствола скважины при подземном ремонте.Указанная цель достигается тем, что 1 корпусе выполнены наклонные каналы для размещения в них запорных элементов с толкателями, а шток имеет пирамидальную и призматическую части для взаимодействия с запорными элементами, причем тарированный груз установлен с возможностью взаимодействия со штоком, при этом толка- тели размещены перпендикулярно граням пирамидальной части штока.На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А - Л на фиг. 1. ойство содержит корпус, состоящий ней 1 и нижней 2 частей. В нижней орпуса выполнены наклонные кана- размещения в них запорных элементолкателями 4, причем запорные ы подпружинены пружиной 5.ойство имеет также шток б, кото. полнен с пирамидальной частью 7, ящей в призматическую часть 8, и ей цилиндрической частью 9. Толказапорных элементов 3 опираются на,Этот выигрыш в силе, известный в физи. ке как клиновый эффект, позволяет преодо. леть силу давления жидкости или газа на запорные элементы относительно неболь.лим как по размеру, так и по усилию пе. ремещения вверх штоком, Размещение за. порных элементов 3 на боковой поверхности, нижней части 2 корпуса позволяет иопользовать для их открытия клиновой эффект, Это реализуется следующим образом.Соосность штока с цилиндрическим корпусом обеспечивает одновременный контак его пирамидальной части 7 с толкателями 4 запорных элементов 3, Плоская поверхность граней пирамидальной и призматической частей штока предотвращает самолро извольный поворот штока вокруг продоль. ной оси при его перемещении, что обеспечивает совпадение отверстий 11 и 12, необхограни пирамидальчой части 7 штока и перпвндикулярны к ним. Верхняя цилиндричеокая часть 9 штока с направляющей 10 образует обычную плунжерную пару и выполнены соответ"твенно с отверстиями 11 и 12, Призматическая часть штока своим полусферическим нижним концом входит в обойму 13 упора 14, который связан с тари. рованным грузом 15, Устройство имеет пакер 1 б, соединенный переходной втулкой 17 с направляющей 10 штока. Нижняя часть корпуса снабжена ребрами 18 для центровки устройства в обсадной труб.Устройство работает следующим образом.Устройство устанавливается над интервалом перфорации лри включении скважины в эксплуатацию после ее опробования. При этом под действием перепада давления над и под пакером и усилием пружин б запорные элементы 3 закрыты и забой скважины надежно перекрыт от устья.При пуске скважины в работу уровень жидкости над пакером 1 б снижается и перепад давления над и под паксром возрастает. Под действием перепада давления определенной величины, задаваемой тарированным грузом 13, упор 14 перемещается ,вверх. Вместе с упором перемещается вверх и шток б. Благодаря обойме 13 упора 14 шток б располагается соосно с корпусом уотройства независимо от угла установки устройства в оиважине.Соосность штока с цилиндрическим корпусом обеспечивает одновременный контакт его пиримидальной части 7 с толкателями 4 запойных элементов 3.При движении штока вверх грани пирамидальной его части, представляющие собой наклонные плоскости, действуют на толкатели 4, расположенные перпендикулярно к граням, с оилой в несколько раз больше той, которая необходима для продвижения штока, вверх. димое для открытия устройства, Перпендикулярность толкателей 4 к граням пирамидальной части штока предотвращает появление силы, изгибаюц;ей толкатели в момент открытия устройства, когда усилия, действующие на толкатели от перепада давлений, значительны.Для предотвращения появления изгибающего момента на шток при его перемещении и заклинивании плунжерной пары ось штока пространственно центрируют по оси устройства направляющей 10 и толкателями 4. Надежное центрирование штока обеспечивается тремя клапанами, расположенными симметрично относительноройства, Размещение толкателей 4 через каждые 120 приводит к взаимному уравновешиванию их при воздействии на них штока.Открытие запорных элементов 3 приводит к выравниванию давлений в полости устройства и подпакерной зоне, т. е. к возрастанию давлений в полости устройства. При этом, упор 14 под действием тарированного пруза 15 возвращается в исходное положение. При действии возросшего давления в полости устройства шток б движется вверх, его цилиндрическая часть 9 скользи по направляющей 10. Эта пара выполнена с наличием обычной ходовой, а не прецезионной посадки. При движении штока б вверх толкатели 4 запорных элементов 3 скользят по граням пирамидальной части 7, а при полном открытии - по граням призматической часи 8. Движение штока б вверх, продолжается до совмещения отверстий 11 и 12 в цилиндрической части штока и направляющей 10, Совпадение отверстий приводит к возможности прохода жидкости из подпакерной зоны в надпакерную, т. е.к возможности отбора жидкости из скажины насосом или фонтаном. В этом положении устройство находится все время эксплуатации скважины. Степень совпадения отверстий 11 и 12 устанавливается автоматичеоки в зависимости от расхода жидкости через отверстие. Вес штока б подбирается таким образом, чтобы перепад давления в отверстиях 11 и 12 не превьппал 0,5 атм.Призматическая часть штока обеспечивает полное открытие клапанов и независимость сгепени их открытия от дебита скважи,ны. При необходимости подземного ремонта скважины останавливают насос или закры,вают задвижку на устье. Давление над и под пакером выравнивается, под влияниемсобственного веса шток б движется вниз, перекрывая отверстия 11 и 12, при этом запорные элементы 3 надежно закрываются под действием пружин б и пирамидальной части штока. В оезультате поток жидкости через устройство прекращается, скважина надежно перекрыта, что позволяет произво688606 г.2 оставитель В, Бориск корректор С файн Редактор Суханов хред г 1. Строганов Подписноеетений и открытий Изд.539 нного комите Москва, ЖЗаказ 961/1067НПО Поиск Государс11303 Тираж 658СССР по делам изРаушская наб., д. 4 ип. Харьк. фил. пред. Патент дить необходимый ремонт без опасностинефте- и газопроявления. Формула изобретения 1. Устройство для перекрытия скважины, содержащее корпус, внутри:которого размещены направляющая и шток с кана.лами, запорные элементы с толкателями и тарированный груз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем обеспечения перекрытия ствола скважины при подземном ремонте, в корпусе выполнены наклонные каналы для размещения в них запорных элементов с толкателями, а шток имеет пирамидальную и приз.5 матическую части для взаимодействия с запорными элементами, причем тарированный груз установлен с возможностью взаимодействия со штоком. 1 О 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е. ся тем, что толкатели размещены перпен. дикулярно граням пирамидальной части штока.