Клапан-отсекатель стационарный управляемый
Клапан — отсекатель управляемый входит в состав колонны НКТ и предназначен для герметичного перекрытия проходного сечения лифтовой колонны при возникновении аварийных ситуаций или проведения технологических операций, требующих отсечения пласта от устья скважины при строительстве, эксплуатации и ремонте газовых и газоконденсатных скважин.
Для удержания створки клапана в открытом положении и исключения влияния давления рабочей среды на гидравлическую систему клапана-отсекателя при проведении ремонтных, профилактических или иных видов работ в скважине, в него устанавливается защитная втулка. Защитная втулка устанавливается и извлекается при помощи набора канатной техники и инструмента спуска-подъема замка.
- Компактная, модульная конструкция, обеспечивающая легкость и удобство, сборки-разборки и ремонта;
- Автоматическая система выравнивания давления;
- Встроенный посадочный ниппель для установки дополнительного оборудования;
- Комбинированное уплотнение створки клапана.
Устройство и работа клапана КОУ 70/114
Клапан КОУ 70/114 (на рисунке – слева) представляет собой глубинный нормально закрытый клапан, управляемый с поверхности земли путем подачи давления управляющей жидкости в гидравлическую камеру клапана.
Клапан КОУ70/114 состоит из корпуса пружины 1, в который с двух сторон на резьбе ввинчены корпус седла 2 и барабан набивок 3, в которых перемещается блок расходной трубы, состоящий из нижней расходной трубы 4. На концах трубы 4 установлены верхняя расходная труба 5 и фонтанный штуцер 6 (далее — расходная труба клапана).
Верхняя расходная труба 5 выполнена в виде дифференциального поршня и образует с цилиндрической расточкой в барабане набивок 3 гидравлическую камеру 7, соединенную отверстиями 8 и 9 с гидравлической управляющей линией. Герметичность в закрытом положении обеспечивается подпружиненной заслонкой 10, которая установлена на оси вращения и поджата пружиной кручения к седлу заслонки 11.
Герметичность места соединения клапана с посадочным или испытательным ниппелем обеспечивается установкой на барабане набивок 3 уплотнительной набивки. Клапан работает следующим образом.
При отсутствии или низком уровне давления управляющей жидкости в камере 7 (см. рис), расходная труба клапана через набор опорных колец 12 и опорную втулку 13 усилием пружины 14 поджата к торцу камеры 7.
При подаче рабочей жидкости при заданном давлении в камеру 7, расходная труба клапана, преодолевая усилие пружины 14, перемещается по направлению к заслонке 10 и открывает ее.
При снижении давления рабочей жидкости в камере 7 до заданного значения, пружина 14 возвращает расходную трубу клапана в исходное положение, а пружина кручения и давление газа в скважине поджимают заслонку 10 к седлу заслонки 11, закрывая тем самым клапан.
В ниппеле клапан фиксируется при помощи кулачков замка 16.
Устройство и работа клапана КОУ70/114-01
Клапан КОУ70/114-01 представляет собой глубинный нормально открытый клапан (на рисунке-справа).
Принцип действия клапана КОУ70/114-01 основан на использовании для его закрытия перепада давлений газа на его расходной трубе, возникающего при протекании газового потока через расходную втулку определенного проходного сечения.
Герметичность места соединения клапана с посадочным или испытательным ниппелем обеспечивается установкой на барабане набивок 3 уплотнительной набивки.
Клапан работает следующим образом. При расходе газа через клапан, не превышающем заданное (настроечное значение), клапан открыт. При увеличении расхода газа до заранее установленного значения, расходная труба 4 клапана перемещается от заслонки 10, преодолевая сопротивление пружины 14, в результате чего заслонка проворачивается при помощи пружины кручения вокруг своей оси и садится на седло 11. Проходное сечение клапана полностью перекрывается под действием давления газа и перекрывает газовый поток в НКТ скважины.
Настройка клапана КОУ70/114-01 на закрытие, при заданном расходе газа, производится путем изменения усилия пружины за счет установки определенного числа опорных колец 12 и подбора расходной втулки 15 необходимого проходного сечения.
В ниппеле клапан фиксируется при помощи кулачков замка 16.
Преимущества:
Конструкция клапана-отсекателя позволяет создать универсальный клапан, комплектуя, при необходимости, практически из одних и тех же составляющих, гидравлически управляемый или автоматический механический клапан, значительно расширить его функциональные возможности, что в конечном итоге позволит значительно снизить время и затраты на обслуживание скважин.
Источник
Внутрискважинное оборудование. Клапаны – отсекатели.
Оборудование фонтанной скважины обычно состоит из подземного и наземного оборудования.
Наземное оборудование: фонтанная арматура и манифольд.
Подземное оборудование: колонны НКТ, пакеры,клапаны – отсекатели.
Колонна НКТ в некоторых случаях оснащается приемной воронкой, иногда клапанами-отсекателями или седлами для установки вставных клапанов-отсекателей. Иногда в скважине устанавливают пакер.
Из насосно-компрессорных труб (НКТ) составляются колонны, спускаемые в скважину. Колонны НКТ служат в основном для подъема на поверхность отбираемой из пласта жидкости, смеси жидкости и газа или одного газа.
Пакеры применяют для разобщения пластов и изоляции эксплуатационной колонны труб от воздействия среды в процессе эксплуатации скважины.
Пакеры при эксплуатации устанавливаются обычно в обсаженной части скважины и спускают их на колонне подъемных труб. В соответствии с назначением для обеспечения надежной работы к пакерам предъявляются следующие основные требования:
· пакер должен выдерживать максимальный перепад давлений, действующий на него в экстремальных условиях, называемый «рабочим давлением»;
· пакер должен иметь наружный диаметр, обеспечивающий оптимальный зазор между ним и стенкой эксплуатационной колонны труб, с которой он должен создать после посадки герметичное соединение.
Клапаны – отсекатели предназначены для автоматического перекрытия колонны НКТ и отсечки потока продукции скважины при нарушении установленного режима ее эксплуатации в результате частичного повреждения или полного разрушения устьевого оборудования, нарушения герметичности эксплуатационной колонны скважины, затрубное пространство которой загерметезировано пакером. При обустройстве скважин пакер и клапан – отсекатель обычно устанавливают непосредственно над продуктивным горизонтом.
Забойные клапаны – отсекатели должны отвечать следующим требованиям:
• надежно автоматически перекрывать колонну НКТ при всех возможных нарушениях режима эксплуатации скважины;
• обладать способностью надежно устанавливаться на необходимой глубине и извлекаться без спуска и подъема НКТ;
• обеспечивать возможность проведения различных технологических операций ниже глубины установки клапана – отсекателя, возможность проведения ремонтов устьевого и глубинного оборудования без глушения скважины.
Условное обозначение клапана-отсекателя: К — клапан, А — отсекатель, У — управляемый с устья, без буквы У — автоматический, цифра 1 или буква М — обозначение модели, первое число — условный диаметр колонны подъемных труб для КАУ и условный диаметр клапана — для КА, второе число — рабочее давление. Например: КА-68-35К1 и КАУ-89-70.
Критический дебит, при котором срабатывает автоматический клапан-отсекатель, принимают обычно на 15…20% больше оптимального. Клапан-отсекатель обычно устанавливается в колонне НКТ на ниппель. Устанавливают его путем сбрасывания в колонну НКТ, или с использованием канатной техники, либо с применением специального посадочного инструмента. В нижней части клапан-отсекатель должен иметь замок с фиксатором для посадки на ниппель.
По способу установки клапаны разделяются на съемные и стационарные . Съемные, как правило, могут сниматься с помощью канатной техники после глушения скважины. Стационарные для замены клапана требуют подъема всего пакера.
По видам уплотняющего устройства клапаны-отсекатели подразделяются на тарельчатые, шаровые, поршневые и крановые .
Тарельчатые клапаны, называемые часто «хлопушкой» состоят из корпуса, тарели, седла и возвратной пружины, работающей на кручение.
Шаровые клапаны аналогичны клапанам на штанговых насосах.
Крановые клапаны состоят из корпуса, запорного элемента, представляющего собой шар со сквозным отверстием, системы поворота запорного элемента и седла.
Поршневые клапаны могут перекрывать поток за счет закрытия боковых окон в цилиндре или же садиться на седло аналогично тарельчатым или шаровым. В настоящее время наиболее приспособленными к осложненным условиям эксплуатации оказались поршневые клапаны. Тарельчатые и крановые используются в нагнетательных скважинах.
По системе управления клапаны-отсекатели можно разделить на управляемые механическим толкателем и срабатывающие за счет перепада давления в под- и надпакерной зонах. Последняя система подразделяется на системы, срабатывающие от давления, возникающего в процессе эксплуатации и создаваемого устьевым оборудованием.
Клапаны-отсекатели также разнообразны по конструкции. Наиболее простая конструкция клапана-отсекателя показана на рис. 3.
Рис. 3. Клапан-отсекатель
При увеличении потока газа сверх расчетного значения скользящая муфта 1 сжимает пружину 2 и освобождает висящую заслонку 3, которая и закрывает скважину (перекрывает НКТ 4). После устранения причины чрезмерного расхода газа клапан–отсекатель возвращается в исходное состояние. Их иногда устанавливают и в верхней части скважины, непосредственно под устьем.
Несмотря на относительную простоту оборудования скважин для фонтанной добычи нефти и газа, оно выполняет очень ответственные функции и должно быть особенно надежно, так как аварии с оборудованием при фонтанировании могут привести к выбросам и пожарам.
Источник
Скважинный клапан-отсекатель
Сущность: клапан-отсекатель содержит затвор со ступенчатой кольцевой канавкой, заполненной эластичным материалом, причем внутренняя часть канавки через каналы, выполненные в затворе, сообщается с пространством скважины ниже клапана-отсекателя. 2 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для перекрытия ствола скважины.
Известен клапан, содержащий втулки с отверстием, резиновые шланги, зафикцированный деталью с отверстием.
Недостатком этого клапана является то, что в качестве затвора применен резиновый шланг, что понижает надежности работы клапана за счет преждевременного выхода из строя резинового шланга и усложнение конструкции запорного органа клапана.
Наиболее близким к изобретению является скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с седлом и радиальными каналами, внутри которого установлен привод, выполненный в виде камеры, заполненной сжатым газом, подвижный шток, соединенный с приводом и имеющий на нижнем конце дополнительное седло, продольное каналы и затвор в виде шара, свободно установленного на штоке, и кулачки, радиальный ход которого ограничен втулкой.
Недостатком указанного клапана является то, что для получения герметичности седла с затвором, выполненным в виде шара и изготовленным из сплошного металла, требуется большой перепад давления и гидростатическим давлением скважинной жидкости).
Уменьшение перепада давления закрытия клапана за счет уменьшения давления сжатого газа в камере клапана может привести к колебаниям уровня в затрубном пространстве и соответственно отрицательно влиять на работу насоса.
Вышеуказанные недостатки ограничивают область применения клапана-отсекателя (неглубокие нефтяные скважины) и понижают надежность работы насоса.
Целью изобретения является повышение надежности его работы.
На фиг. 1 изображен скважинный клапан-отсекатель в открытом положении, общий вид; на фиг. 2 — то же, в закрытом положении.
Скважинный клапан-отсекатель содержит корпус 1 с ниппелем 2 в верхней части. Внутри корпуса 1 установлен привод, выполненный в виде камеры 3, заполненной газом и штока 4. В корпусе 1 размещено седло 5.
Седло 6 жестко связано с нижним концом штока 4. На последнем установлен с возможностью осевого перемещения затвор 7, выполненный в виде шара.
В верхней части затвора 7, взаимодействующего с седлом 5, выполнена ступенчатая кольцевая канавка 8. Верхняя часть кольцевой канавки 8 заполнена эластичным материалом 9.
В нижней части штока 4 имеются продольные каналы 11 для сообщения пространств над и под затвором 7 в процессе открытия клапана. Для фиксации штока 4 в крайнем положении, в нижней части привода 3 выполнены кольцевые каналы, а в корпусе 1 — окна в которых установлены кулачки 12, перемещение корпуса 1 ограничено срезными винтами 14. Для герметичной установки клапана в скважине на корпусе 1 установлены уплотнения 15. Переводником 16 клапана соединяется с инструментом для спуска его в скважину, а после спуска он фиксируется с помощью подвижной втулки 17 и цанги 18 в посадочном ниппеле пакера (посадочной ниппель и пакер не показан).
Наконечник 19 предохраняет затвор 7 от непредвиденных препятствий и создает удобство для его установки в ниппель. В наконечнике 19, корпусе 1 и втулки 13 выполнены радиальные каналы 20.
Клапан-отсекатель работает следующим образом.
Перед спуском клапана в скважину камера 3 заряжается на расчетное давление сжатым газом в зависимости от глубины установки, потом спускают клапан в скважину и устанавливают в ниппеле выше пакера. Под действием гидростатического давления скважинной жидкости сильфон сжимается, двигая шток 4 вверх, при этом затвор 7 одновременно закрывает седла 5 и 6. После закрытия седел 5 и 6 в пространстве скважины ниже клапана-отсекателя за счет пласта повышается давление, которое проходя через каналы 10 действует на эластичный материал 9. Под действием этого давления эластичный материал 9 прижимается к уплотнительной поверхности седла 5, заполняя зазор между затвором 7 и седлом 5, тем самым клапан создает полную герметичность. При меньшем перепаде давления закрытия без уменьшения сжатого газа и небольшой высоте столба жидкости над клапаном предотвращается открытое фонтанирование скважины. И это дает возможность спустить клапан в неглубокие нефтяные скважины повысить надежность насоса при их совместной работе.
После пуска скважины в работу, т. е. включения насоса, давление на глубине установки снижается.
При этом под действием сжатого газа в камере 3 сильфон со штоком 4 перемещается вниз и открывает седло 6, происходит выравнивание давления над и под затвором 7 через продольные каналы 11, после чего открывается седло 5, обеспечивая поступление жидкости из пласта в над клапанное пространство.
В случае остановки скважины и повышения давления жидкости сильфон сжимается, шток 4 перемещается вверх и закрывает клапан, предотвращая фонтанирование скважины.
СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ, содержащий корпус с седлом и радикальными каналами, внутри которого установлен затвор в виде шара, привод в виде камеры, заполненной сжатым газом, штока с седлом, в нижней части штока выполнены продольные каналы для сообщения пространства над и под затвором и кулачков, радиальный ход которых ограничен втулкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, на затворе выполнена ступенчатая кольцевая канавка, верхняя часть которой заполнена эластичным материалом, при этом затвор установлен с возможностью взаимодействия с седлом, причем нижняя часть канавки через каналы затвора расположена с возможностью сообщения с пространством ниже клапана-отсекателя.
Источник
