Забойный отсекатель

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Оборудсвание для проведения подземного ремонта без глушения сква-: жин, Информационный лист ВДНХ ВНИИОЭНГ, В 10138, Т, 1979.2. Авторское свидетельство СССР Р 817223, кл. Е 21 В 43/00, 1979 (прототип).(54)(57) ЗАБОЙНЫЙ ОТСЕКАТЕЛЬ, включающий корпус, седла, между которыми. размещен затвор, выполненный в виде шара с осевым каналом и цилиндричес-: кими выступами для взаимодействия с .механизмом управления, выполненным в виде подпружиненного подвижного, цилиндра; образующего с корпусом гид-: рокамеры, заполненные сжатым газом и вязкой жидкостью, сообщающиеся меж-. ду собой каналом, о тл и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью,упрощения конструкции отсекателя и повышения надежности его работы путем устранения в период эксплуатации скважины перепада давления науплотнительные элементы гидрокамер, он имеет подпружиненный золотник с капилляром, установленный в ,анале сообщения гидрокамер с возможностью перекрытия капилляра в крайнем верхнем положении, затвор. имеет дополнительные цилиндрические выступы, причем выступы равноудалены от оси вращения и расположены по вершинам квадрата, а механизм управления выполнен в виде поворотных кулачков, оси которых, жестко закреплены в корпусе,при этом гидрокамера, заполненная вязкой жид- костью, имеет эластичную диаФрагму, образующую с корпусом дополнительную С камеру, сообщающуюся.со скважинным пространством.РвайИэобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а более конкретно к скважинным глубинным запорным устройствам, и может быть использовано в нефтедобыче с целью отсечения пласта при подземном ремонте5скважины.Известно устройство для разобщения ствола скважины от продуктивногопласта перед подземным ремонтом, содержащее корпус, шаровый затвор, под пружиненный поршень, образующий скорпусом гидрокамеру 11Недостатком укаэанного устройстваявляется низкая надежность его работы в условиях эксплуатации скважин, 15осложненных высоким содержанием мехпримесей или отложением минеральныхтвердых отложений, из-за незащищен,ности рабочих органов от контакта спродукцией скважины. 20Наиболее близким к изобретениютехническим решением является забойный клапан содержащий корпус с размещенными в нем между седлами запорным органом, выполненным в виде шаРас осевым каналом и цилиндрическимивыступами для взаимодействия с механизмом управления.Механизм управления выполнен ввиде подпружиненного цилиндра, образующего с корпусом гидрокамеру с перегородкой, разделяющей ее на двесообщенные между собой в нижней части кольцевые камеры, одна из которыхзаполнена сжатым газом, а другаявязкой жидкостью 2. 35Недостатками известного клапанаявляются конструктивная сложностьзубчато-реечной передачи вращения шару и низкая надежность работы клапана иэ-за наличия в гидрокамере давле ния отличного от давления скважиннойжидкости. Надежность такого клапаназависит в основном от способностиуплотнительных манжет гидрокамерыдлительное время сохранять в задан" 4ных пределах разницу давлений междудавлением в гидрокамере и давлениемна клапан скважинной жидкости, которое в процессе эксплуатации скважиныизменяется в широких пределах (до80 кг/см),50Целью изобретения является упрощение конструкции отсекателя и повышения надежности его работы за счетустранения в период эксплуатациискважины. перепада давления на уплотнительных элементах гидрокамер.Поставленная цель достигается тем,что в забойном отсекателе, включающем корпус, седла, между которымиразмещен затвор, выполненный в виде 60шара с осевым каналом и цилиндрическими выступами для взаимодействия смеханизмом управления, выполненнымв виде подпружиненного цилиндра, об"разующего с корпусом гидрокамеры, 65 заполненные сжатым газом и вязкой жидкостью, сообщающиеся между собой каналом, отсекатель имеет подпружиненный золотник с капилляром, установленный в канале сообщения гидро- камер с возможностью перекрытия капилляра в крайнем верхнем положении, затвор имеет дополнительные цилиндрические выступы, причем выступы равно- удалены от оси вращения и расположены по вершинам квадрата, а механизм управления выполнен в виде поворотных кулачков, оси которых жестко закреплены в корпусе, при этом гидрокамера, заполненная вяэкой жидкостью, имеет эластичную диафрагму, образующую с корпусом дополнительную камеру, сообщающуюся со скважинным пространствомЭто позволяет уплотнительным манжетам гидрокамеры находиться в свободном состоянии и не испытывать ни-, какого перепада давления, длительно сохраняя свои уплотнительные свойства и не допускаяутечки газа из гидрокамеры. Сечение капилляра и возвратная пружина золотника подбираются таким образом, что золотник не реагирует (не закрывается) на скорость восстановления уровня скважинной жидкости после остановки глубинного насоса, свободно перепуская вязкую жидкость из одной .гидрокамеры в другую, поэтому в скважине отсекатель находится в пассивном, как бы в от" ключенном состоянии. Для того, чтобы канал золотника закрылся и механизм привода отсекателя пришел в движение необходимо искусственно поднимать давление в скважине со скоростью, превышающей наибольшую скорость восстановления уровня скважинной жидкости в момент остановки глубинного насоса. Это легко достигается закачкой жидкости в остановленную скважину наземным насосным агрегатом, так как даже у самых высокодебитных скважин Самотлорского месторождения (с дебитом 1000 м фсут) наибольшая скорость восстановления уровня не превышает 40 м/мин, т.е. не более 4 мг/смза минуту. На Фиг. 1 изображен отсекатель в исходном положении до спуска в скважину, разрез; на фиг, 2то же, в исходном положении после спуска в скважину, разрез; на фиг. 3 - то же, момент срабатывания приводного меха" низма, разрез; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг, 1 1 на Фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1 (взаиморасположение цилиндрических выступов шара и поворотных калачков); на Фиг. 6 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 1 (конструкция поворотного кулачка и расположение цилиндрическихвыступов шара).Забойный отсекатель содержит(фиг1) корпусные детали 1 " 3, соединенные междусобою при помощи резьб 4 и 5 в единый цилиндрический корпус, внутри которого размещен подпружиненный пружиной 6 подвижный цилиндр 7,. образующий совместно с корпусными деталями 2 и 3 гидрокамеру 8. Усилие сжатой пружины 6 передается корпусным деталям 2 и 3, а также цилиндру 7 через упорные шайбы 9 и 10. Корпус О ные детали 2 и 3 образуют гидрокаме- ру 11, сообщенную при помощи дроссельного клапана 12 с гидрокамерой 8 и при помощи. радиальных отверстий 13 с полостью скважины. Внутри гид" 15 рокамеры 11 размещена эластичная диафрагма 14, которую охватывают сна-, ружи конусные продольно разрезанные втулки 15 и внутренняя цилиндрическая поверхность корпусной детали 2 (фиг. 6). Для удобства монтажа разрезных втулок 15 они попарно соединены разрезным пружинным кольцом 16.Дроссельный клапан 12 состоит (фиг. 6) из золотника 17 с сообщенными между собою капиллярными каналами 18 и 19. Золотник 17 подпружи- ,нен пружиной 20, снабжен уплотнительным кольцом 21 и вставлен в отверс- . тие втулки 22. Гидрокамеры 8 и 11 совместно с диафрагмой 14 (фиг, 1) образуют единый замкнутый объем, изолированный от контакта со скважин-. ной жидкостью. Для заполнения гидро- камер 8 и 11 вязкой жидкостью и газом корпусная деталь 3 имеет канал З 5 23, обратный клапан 24 и пробку 25,Цилиндр.7.снабжен затвором, содержащим шар 26 с осевым каналом 27 и цилиндрическими выступами 28, а также седло 29, жестко при помощи 40 резьбы 30 соединенное с поршнем 7, плавающее седло 31, подпружиненное наборной плоской пружиной 32. Для ограничения поступательного движения поршень 7 имеет упорный бурт 33, а для разгрузки затвора он снабжен ра-. диальными отверстиями 34.Для вращения шара 26 вокруг оси Б-Б (фиг. 1) корпусная деталь 1. снаб-. жена кольцом 35 с двумя противополож-.50 но размещенными вставками 36Каждая вставка 36 (фиг, 7) снабжена поворотным вокруг оси 37 кулачком 38, подпружиненным пружиной кручения 39. Кольцо 35 вместе с вставками 36 размещено неподвижно между корпусными деталями 1 и 2. Для сообщения ради; альных отверстий 34 с полостью высокого давления над закрытым шаром 26 в момент его разгрузки вставки 36 имеют канал 40, а бурт 33 имеет шли цевой паз 41 (фиг. 4).Корпусные детали снабжены уплотйи- тельными манжетами 42-44, а цилиндр 7 и плавающее седло 31 - манжетами 45 - 47 е65 Работа отсекателя.Через канал 23 заполняют частгидрокамеры 8 сжатым азотом или другим нейтральным газом, а оставшийсяобъем гидрокамеры 8 и 11 заполняютвязкостью, например глицерином. Давление в этих камерах при зарядке устанавливают равным наименьшему давлению скважинной жидкости на отсекательпри работающем электропогружном насосе. Другими словами, это давлениена отсекатель наименьшего динамического столба скважинной жидкости, которое является критическим для нормальной работы скважинного насоса,при достижении которого срабатываетминимальная защита и насос останавливается. Подготовленный к спуску вскважину отсекатель изображен наФиг1, Жидкость в гидрокамере 11 находится под избыточным давлением,поэтому диаФрагма 14 плотно прижатак корпусным втулкам 15 и корпуснойдетали 2.,Далее отсекатель совместно с пакером погружают в скважину на расчетную глубину, при этом давление статического столба скважинной жидкостистановится больше давления зарядкиотсекателя, поэтому диафрагма сжимается, а жидкость из гидрокамеры 11перетекает в гидрокамеру 8, дополнительно сжимая газ и выравнивания давление отсекателя со скв.ажинным давлением. В дальнейшем при работе погружного насоса давление скважинной жидкости на отсекатель изменяется, поэтому газ в полости 8 расширяется илисжимается, а жидкость перетекает через дроссельный клапан 12 из однойкамеры в другую и наоборот.Капиллярные каналы 18 и 19 золотника 17 выполнены с таким расчетом, чтобы при восстановлении уровня скважинной жидкости после остановки погружного насоса перетекающая из гидрокамеры 11 в гидрокамеру 8,жидкость не создавала перепада давления на золотник 17, близкого к давлению его срабатывания (закрытия). Отсекатель находится все время в открытом положении, Для закрытия необходимо закачкой наземным насосным агрегатом в скважину жидкости поднимать давление на устье со скоростью, превышающей скорость восстановления забойного давления скважины после прекраще" ния отбора пластовой жидкости. При этом золотник 17, преодолевая усилие пружины 20 и сопротивленче уплотнительного кольца 21, перемещается вверх до,упора в шайбу 10 и перекрывает капиллярные каналы 18 и 19, разобщая гидрокамеры 8 и 11. Дальнейшим повышением устьевого давления цилиндр 7, испытывая воздействие жидкости на кольцевую площадь, определяемую диаметрами Д и Д , перемещается вниз до упора бурта 33 в торец корпусной детали 2, преодолевая сопротивление пружины 6 (фиг. 3). Вместе с цилиндром вниз перемещается шар 26, зажатый между седлами 29 и 31 усили" ем пружины 32. При перемещении шара 26 вниз одна его соосная пара цилиндрических выступов 28, опйраясь на неподвижные кулачки 38 (фиг. 5 и 7), поворачивают шар 26 в положение 10 Закрытоф (фиг. 3) .При сбрасывании устьевого давления до нуля пружина 6 возвращает цилиндр 7 в исходное (верхнее) поло-, жение, при этом кулачки 38 устанав- )5 ливаютСя под сЛедующей соосной парой ;выступов 28, а шар 26 остается в по" ложении фЗакрыто. Дроссельный клапан 12 открывается, гидрокамеры 8 и11 получают сообщение между соболю.Индикацией о срабатывании отсекателяявляется установившееся устьевое давление после остановки насосного агрегата в нижнем положении цилиндра 7(фиг. 3) при закрытом шаре 26 и пе"рекрытом радиальном отверстии 34,Для открытия отсекателя необходи"мо также поднять устьевое давлениеи отбросить его до нуля, при этомшар повернется в ту же сторону на 90в положение фОткрыто,Предлагаемый отсекатель имеет бо"лее простой механизм привода затвораи гидрокамеру с разгруженными уплотнительными манжетами, что обеспечивает .более высокую надежность и долговечность его работы,040122 р,7 ставитель В.Борискихред М. Коштура Н.Джуга ректор М.Демчнк Подписное .СССР . 4 Тираж 603,ИИПИ Государственного комитепо делам изобретений .н открыт3035, Москва, Ж, Рауыская Заказ 684 йаб., д, 4/5 филиал ППППатент., г.ужгород, ул.Проектная, 4 .