Гидравлический дозировочный клапан для управления скважинным инструментом
Формула / Реферат
1. Дозировочное устройство для ступенчатого управления функционально связанным с ним скважинным инструментом посредством направления через устройство дозированных количеств текучей среды, снабженное
первым поршневым дозировочным узлом, предназначенным для отмеривания первого объема текучей среды и включающим корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру, образованную внутри него, и свободный поршень, расположенный внутри поршневой камеры с возможностью перемещения,
вторым поршневым дозировочным узлом, предназначенным для дозирования второго объема текучей среды и включающим корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру дискретного перемещения, образованную внутри него, и дискретный поршневой насос для последовательного перемещения второго объема текучей среды через поршневую камеру дискретного перемещения.
2. Дозировочное устройство по п.1, в котором дискретный поршневой насос включает
втулку, расположенную внутри поршневой камеры дискретного перемещения и имеющую проходящий по ее оси сквозной канал для текучей среды,
поршневой элемент, расположенный с возможностью перемещения внутри канала для текучей среды во втулке и имеющий концевую часть приема давления, на которую воздействует давление текучей среды от впускного отверстия для текучей среды, причем поршневой элемент может перемещаться между втянутым положением и выдвинутым положением, между которыми перемещается упомянутый второй объем текучей среды, и
пружину для приложения к поршневому элементу силы, толкающей его во втянутое положение.
3. Дозировочное устройство по п.1, в котором свободный поршень содержит канал для текучей среды, обеспечивающий протекание текучей среды через свободный поршень, а также обратный клапан, размещенный в канале для текучей среды с возможностью пропуска по нему потока текучей среды только в одном направлении.
4. Дозировочное устройство по п.1, в котором первый и второй поршневые дозировочные узлы гидравлически соединены параллельно.
5. Система скважинного инструмента, содержащая
скважинный инструмент, управление работой которого осуществляется путем перемещения компонента внутри скважинного инструмента через конечное число дискретных положений между двумя крайними положениями, и
гидравлическое дозировочное устройство, функционально связанное со скважинным инструментом для дискретного перемещения компонента при направлении через это устройство дозированного количества текучей среды и снабженное первым поршневым дозировочным узлом для перемещения первого объема текучей среды через дозировочное устройство и вторым поршневым дозировочным узлом, подключенным параллельно первому поршневому дозировочному узлу и предназначенным для перемещения через дозировочное устройство второго объема текучей среды.
6. Система по п.5, в которой скважинный инструмент содержит золотниковый клапан, а компонент представляет собой гильзу, размещенную внутри золотникового клапана и имеющую два крайних положения, включающих открытую и закрытую конфигурации.
7. Система по п.5, дополнительно содержащая привод управления скважинным инструментом и в которой гидравлическое дозировочное устройство функционально соединено со скважинным инструментом посредством дозированной выдачи текучей среды из привода управления для перемещения компонента скважинного инструмента.
8. Система по п.5, в которой первый поршневой дозировочный узел содержит корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды, и поршневую камеру, образованную внутри корпуса, и свободный поршень, расположенный внутри поршневой камеры с возможностью перемещения.
9. Система по п.5, в которой второй поршневой дозировочный узел содержит корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру дискретного перемещения, образованную внутри корпуса, и дискретный поршневой насос для последовательного перемещения второго объема текучей среды через поршневую камеру дискретного перемещения.
10. Способ управления скважинным инструментом, содержащим компонент, перемещаемый вдоль оси через конечное число дискретных положений между закрытой и открытой конфигурациями, включающий следующие шаги:
обеспечение связи гидравлического дозировочного устройства со скважинным инструментом, так что происходит сдвиг компонента скважинного инструмента при дозировании текучей среды через дозировочное устройство,
размещение скважинного инструмента, находящегося в закрытом состоянии, и дозировочного устройства внутри скважины,
приведение в действие дозировочного устройства для перемещения компонента скважинного инструмента из закрытой конфигурации в промежуточную, частично открытую конфигурацию посредством перемещения первого объема текучей среды через первый поршневой дозировочный узел дозировочного устройства для смещения компонента так, чтобы скважинный инструмент оказался в нулевом положении, и
перемещения второго объема текучей среды через второй поршневой дозировочный узел дозировочного устройства для смещения компонента так, чтобы скважинный инструмент оказался в частично открытом положении.
11. Способ по п.10, дополнительно содержащий шаг дальнейшего приведения в действие дозировочного устройства для перемещения скважинного инструмента в полностью открытое положение.
12. Способ по п.10, в котором шаг перемещения первого объема текучей среды через первый поршневой дозировочный узел включает перемещение гидравлическим путем свободного поршня внутри поршневой камеры первого поршневого дозировочного узла.
13. Способ по п.10, в котором шаг перемещения второго объема текучей среды через второй поршневой дозировочный узел включает перемещение гидравлическим путем поршня внутри поршневой камеры второго поршневого дозировочного узла.
14. Способ по п.10, в котором гидравлическое дозировочное устройство связано с выпускным отверстием для текучей среды привода управления скважинного инструмента, и скважинный инструмент переводится в конфигурацию, соответствующую открытому положению, при дозированной выдаче текучей среды из привода управления.
15. Способ по п.10, дополнительно содержащий шаг перевода скважинного инструмента в полностью закрытое положение.
16. Способ по п.15, в котором на шаге перевода скважинного инструмента в полностью закрытое положение осуществляют
подачу текучей среды в первый поршневой дозировочный узел, открывание обратного клапана в свободном поршне в первом поршневом дозировочном узле для пропуска потока текучей среды через свободный поршень и в привод управления скважинным инструментом, в результате чего скважинный инструмент переводится в закрытое положение.
Текст
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДОЗИРОВОЧНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИННЫМ ИНСТРУМЕНТОМ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) В изобретении описаны способ и систем управления золотниковым клапаном или иным скважинным инструментом (14), который может перемещаться вдоль оси через конечное число дискретных положений между двумя крайними конфигурациями, например открытой и закрытой конфигурациями. Описано дозировочное устройство, содержащее два поршневых дозировочных узла (36, 38), работающих в параллельных контурах прохождения текучей среды. Первый поршневой дозировочный узел (36) перемещает гильзу скважинного инструмента из полностью закрытого положения в нулевое положение. На второй поршневой дозировочный узел может многократно подаваться и сниматься давление для отмеривания заданных количеств текучей среды из привода управления для перемещения гильзы золотникового клапана через последовательные дискретные положения в полностью открытое положение. 014928 Область техники В общем, настоящее изобретение относится к гидравлическим дозировочным устройствам, используемыми для управления работой скважинных устройств, например, золотниковых клапанов. Уровень техники Большое число скважинных устройств имеет гидравлическое управление. В некоторых случаях,желательно, чтобы управление этими устройствами осуществлялось ступенчато, в соответствии с изменяющимися условиями в скважине. Например, в насосно-компрессорной колонне золотниковый клапан может быть связан с эксплуатационным штуцером для управления потоком флюида в насоснокомпрессорную колонну. Было бы желательно выполнять перемещение скользящей гильзы между открытым и закрытым положениями дискретными шагами. Наличие подобной регулировки дало бы возможность сбалансировать поступление флюида в насосно-компрессорную колонну через один эксплуатационный штуцер с поступление флюида через другие эксплуатационные штуцеры. Попытки использования дозировочных устройств для дискретно регулируемого управления скважинными устройствами предпринимались и ранее. К сожалению, большинство предложенных решений оказались сложными как по конструкции, так и в работе. Например, в заявке PCT/US00/12329 Шульца и др., под названием "Гидравлическая система управления для скважинного оборудования" описывается гидравлическая система управления для различного скважинного инструмента, имеющего дозировочные устройства. В дозировочном устройстве используется два насоса. Один из насосов, в ответ на изменения давления во второй гидравлической линии, передает текучую среду из первой гидравлической линии к приводу управления скважинного инструмента, а другой насос передает текучую среду из второй гидравлической линии к приводу управления в ответ на изменения давления в первой гидравлической линии. Необходимость использования в этой системе нескольких насосов с соответствующими гидравлическими линиями делает эту систему сложной в эксплуатации и дорогой. В US 6585051 (Пуркис) описан ряд дозировочных устройств, предназначенных для использования в скважине для выдачи заданных объемов текучей среды в привод управления скважинного инструмента. Эти дозировочные устройства достаточно сложны и поэтому подвержены отказам при эксплуатации. Кроме того, несколько из описанных дозировочных устройств содержат многочисленные эластомерные уплотнительные кольца для герметизации текучей среды в дозировочных устройствах. Уплотнительные кольца подвержены износу и отказам в процессе эксплуатации, что снижает надежность дозирования заданных объемов. Кроме того, во всех известных конструкциях дозировочных устройств, дозирование текучей среды производится на входе текучей среды скважинного устройства. В некоторых случаях это создает затруднения. Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков известных устройств. Краткое изложение сущности изобретения В настоящем изобретении предлагаются устройство и способ для управления золотниковым клапаном или иным устройством скважинного инструмента, в которых производится перемещение вдоль оси с конечным числом дискретных положений между двумя крайними положениями (конфигурациями), например, открытой и закрытой конфигурациями. Описанное дозировочное устройство содержит два поршневых дозировочных узла, работающих в параллельных контурах подачи текучей среды. Первый поршневой дозировочный узел является поршневым узлом "нулевого положения", который при приведении в действие перемещает гильзу скважинного инструмента из полностью закрытого положения в нулевое положение. Второй поршневой дозировочный узел является поршневым узлом дискретного перемещения, в котором может повторно подниматься и сбрасываться давление для дозирования заданных количеств текучей среды от привода управления для последовательного перемещения гильзы золотникового клапана дискретными приращениями в полностью открытое положение. В полностью закрытое положение золотниковый клапан может быть возвращен подачей в дозировочное устройство давления обратного знака. Согласно другой особенности изобретение относится к способу управления скважинным инструментом, например золотниковым клапаном, с использованием гидравлического дозировочного устройства так, что регулировка инструмента производится дискретно между двумя крайними конфигурациями,например, конфигурациями с открытым и закрытым положениями. На практике дозировочное устройство и способы, предложенные в настоящем изобретении, менее сложны, чем известные дозировочные устройства, в особенности используемые компоненты делают дозировочное устройство менее подверженным неисправностям, обусловленным износом, например износом эластомерных кольцевых уплотнителей. Другим преимуществом дозировочного узла, предложенного в настоящем изобретении, является то,что управление этим дозировочным узлом при управлении скважинным инструментом может быть осуществлено при его подключении как к "открытой" линии (вход текучей среды), так и к "закрытой" линии(выход текучей среды) привода управления скважинного инструмента. В предложенном предпочтительном варианте осуществления дозировочный узел присоединен к выходу текучей среды привода управления скважинным инструментом для дозирования текучей среды на выходе привода заданными дискрет-1 014928 ными объемами для дискретного, ступенчатого управления скважинным инструментом. Краткое описание чертежей Преимущества и другие особенности изобретения будут понятны специалистам после ознакомления с приведенным далее подробным описанием и приложенными чертежами, на которых одинаковые цифровые обозначения на нескольких чертежах соответствуют одинаковым или аналогичным элементам и где на фиг. 1 схематически представлен вид системы скважинного инструмента, содержащей полностью закрытый золотниковый клапан, связанный с гидравлическим дозировочным клапаном, предложенным в настоящем изобретении; на фиг. 2 - вид системы, показанной на фиг. 1, с золотниковым клапаном, установленным в нулевое положение; на фиг. 3 - вид системы, показанной на фиг. 1 и 2, с золотниковым клапаном в частично открытом положении; на фиг. 4 - вид системы, показанной на фиг. 1-3, с золотниковым клапаном в полностью открытом положении; на фиг. 5 А-5 Б - вид сбоку сечения частей гидравлического дозировочного клапана, используемого в системе скважинного инструмента, показанной на фиг. 1-3, приведенного в качестве примера конструкции, предложенной в настоящем изобретении, к которому не приложено давление; на фиг. 6 А-6 Б - вид сбоку сечения устройства, изображенного на фиг. 5 А-5 Б, к которому приложено давление; на фиг. 7 - увеличенный вид сечения свободного поршня, используемого внутри показанного на фиг. 5 А-5 Б и 6 А-6 Б устройства, и окружающие компоненты. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления На фиг. 1-4 изображена система 10 скважинного инструмента, которая включает привод 12 управления скважинного инструмента и связанный с ним скважинный инструмент 14. Скважинный инструмент 14 представляет собой устройство, управляемое дискретно между двумя крайними положениями или конфигурациями. Следует отметить, что компоненты системы 10 показаны схематически и, на практике, обычно интегрированы в один или более кожухов или переводников (не показаны) в насоснокомпрессорной колонне скважины или аналогичном скважинном оборудовании. Одним из примеров подходящего привода 12 управления скважинным инструментом может служить гидравлический привод управления золотниковым клапаном типа "НСМ-А", выпускаемый фирмой Baker Oil Tools (Хьюстона,шт. Техас, США). Привод 12 управления имеет гидравлическую "открытую" линию 16 и гидравлическую"закрытую" линию 18. Как будет вскоре подробно описано, давление текучей среды повышается в гидравлической "открытой" линии 16 с тем, чтобы переключить скважинный инструмент 14 в открытую конфигурацию, и давление текучей среды повышается в "закрытой" линии 18 с тем, чтобы переключить скважинный инструмент 14 в закрытую конфигурацию. В предлагаемых предпочтительных вариантах осуществления, изображенных на фиг. 1-4, скважинный инструмент 14 содержит золотниковый клапан известного в уровне техники типа. В данном варианте осуществления, золотниковый клапан включает в целом цилиндрический кожух 20 и трубчатую гильзу 22, которая может передвигаться относительно кожуха 20. Регулируемые отверстия для флюида управляют потоком флюида между пространством, находящимся радиально снаружи кожуха 20 золотникового клапана 14, и внутренним каналом 24 для потока в кожухе 20. В кожухе 20 имеются отверстия 26 для потока флюида, с каждой стороны которых вдоль оси имеются внутренние непроницаемые для флюида уплотнители 28. В гильзе 22 имеются боковые сквозные отверстия 30. В показанном на фиг. 1 полностью закрытом положении, боковые отверстия 30 гильзы 22 не совмещаются с отверстиями 26 кожуха 20, и поток флюида между пространством, находящимся радиально снаружи кожуха 20, и каналом 24 для потока перекрывается непроницаемыми для флюида уплотнителями 28. В полностью открытом положении (фиг. 4) отверстия 30 гильзы 22 полностью совмещены с отверстиями 26 кожуха 20, обеспечивая прохождение максимального потока флюида сквозь золотниковый клапан 14. В тех случаях, когда золотниковый клапан 14 служит ограничителем потока флюида в насосно-компрессорной колонне, было бы желательным перемещать гильзу между полностью открытым и полностью закрытым положениями шагами через дискретные промежуточные положения. Это позволило бы регулировать поток флюида в зависимости от изменяющихся условий в скважине, например, увеличения содержания воды в добываемом из окружающего пласта флюиде, и при необходимости балансировать отбор флюида из одного пласта с отбором флюида из других пластов. Гидравлическое дозировочное устройство, имеющее, в целом, обозначение 32, связано с закрытой линией или выходом 18 текучей среды привода 12 управления золотниковым клапаном. Как показано на фиг. 1-4, дозировочное устройство 32 в общем включает выходной фильтр 34, два поршневых дозировочных узла 36, 38 и входной фильтр 40. Входной фильтр 40 функционально соединен со следующей далее линией 42 гидравлической системы управления, которая идет на поверхность скважины (не показана). Патрубок 44 гидравлической текучей среды соединяет выходной фильтр 34 с первым поршневым дозировочным узлом 36, а патрубок 46 гидравлической текучей среды соединяет выходной фильтр 34 со-2 014928 вторым поршневым дозировочным узлом 38. Кроме того, патрубок 48 гидравлической текучей среды соединяет первый поршневой дозировочный узел 36 с входным фильтром 40, а патрубок 50 текучей среды соединяет второй поршневой дозировочный узел 38 с входным фильтром 40. Следует заметить, что выходной и входной фильтры 34, 40 служат в качестве фильтров текучей среды., обеспечивающих удаление загрязнений из гидравлической текучей среды в системе, а также разделяют поток текучей среды на два параллельных контура. Текучая среда, выходящая из привода 12 управления через выпускное отверстие 18 текучей среды, разделяется выходным фильтром 34 так, что текучая среда направляется одновременно в первый поршневой дозировочный узел 36 и второй поршневой дозировочный узел 38. И наоборот, текучая среда, направляющаяся в обратном направлении по линии 42 системы управления, разделяется во входном фильтре 40 по параллельным контурам, проходящим как через первый поршневой дозировочный узел 36, так и через второй дозировочный узел 38 текучей среды. Таким образом, через дозировочное устройство 32 проходят параллельные контуры для передачи текучей среды. Компоненты гидравлического дозировочного устройства 32 более подробно представлены на фиг. 5 А-5 Б и 6 А-6 Б. Первый поршневой дозировочный узел 36 называется поршневым узлом "нулевого положения" и включает трубчатый корпус 52 поршня, с противоположных концов по оси которого расположены верхняя и нижняя концевые переходные втулки 54, 56, соответственно. Внутри корпуса 52 и концевых переходных втулок 54, 56 образована поршневая камера 58. В каждой из концевых переходных втулок 54, 56 имеется осевой канал 60 для текучей среды, предназначенный для входа в поршневую камеру 58 или для ее выхода. Таким образом, концевая переходная втулка 54 служит в качестве выпускного отверстия поршневой камеры 58, в то время как концевая переходная втулка 56 используется как впускное отверстие для текучей среды. Поршневая камера 58 поддерживает "нулевое положение" свободного поршня 64, который может скользить внутри камеры 58. Свободный поршень 64 содержит подпружиненный обратный клапан 66, обеспечивающий однонаправленное пропускание текучей среды через свободный поршень 64. Более подробно особенности конструкции свободного поршня 64 и обратного клапана 66 изображены на фиг. 7. Здесь показано, что обратный клапан расположен внутри канала 67 для текучей среды в корпусе 68 свободного поршня 64, и включает шаровой элемент 70 клапана, который прижимается к гнезду 72 клапана сжимаемой пружиной 74. Следует отметить, что корпус 68 свободного поршня окружают кольцевые уплотнители 76 для текучей среды, создавая непроницаемое для текучей среды уплотнение с корпусом 52 поршня. Второй поршневой дозировочный узел 38 называется поршневым узлом дискретного перемещения и включает трубчатый корпус 80 поршня, с противоположных концов по оси которого закреплены верхняя и нижняя концевые переходные втулки 82, 84. В каждой из концевых переходных втулок 82, 84 имеется осевой канал 86 для текучей среды. Внутри корпуса 80 между концевыми переходными втулками 82, 84 образована поршневая камера 88 дискретного перемещения. Концевая переходная втулка 84 служит в качестве впускного отверстия камеры 88, в то время как концевая переходная втулка 82 используется как выпускное отверстие для текучей среды. В поршневой камере 88 имеется дискретный поршневой насос, обозначенный в целом цифрой 90. Дискретный поршневой насос 90 используется для последовательного перемещения заданных количеств текучей среды через поршневую камеру 88 поршневого узла 38 дискретного перемещения и включает поршневую втулку 92, окружающую поршневой элемент 94. Поршневой элемент 94 содержит расширенный конец 96 приема давления, шток 98 поршня уменьшенного диаметра и расширенную головку 100 поршня. Поршневой элемент 94 может перемещаться относительно втулки 92 между втянутым положением (фиг. 5 А) и выдвинутым положением (фиг. 5 Б). При перемещении в выдвинутое положение, расширенная головка 100 поршня смещает объем текучей через выпускное отверстие для текучей среды в концевой переходной втулке 82, и по существу тот же объем текучей среды засасывается во впускное отверстие в концевой переходной втулке 84 из привода 12 управления. Расширенная головка 100 поршня поршневого элемента 94 соприкасается с концевой частью 102 сжимаемого пружинного элемента 104, который расположен внутри камеры 88. Пружина 104 толкает поршневой элемент 94 во втянутое положение. Хотя показанная на чертежах пружина 104 представляет собой цилиндрическую пружину, специалисту должно быть понятно, что с тем же успехом могут быть использованы сжимаемые пружины и других типов, включая, например, известные пакеты тарельчатых пружин или пружины с текучей средой. Когда давление текучей среды в патрубке 46 гидравлической текучей среды нарастает, оно воздействует на концевую часть 96 приема давления, заставляя поршневой элемент 94 перемещаться вдоль оси относительно втулки 92 в выдвинутое положение, а пружинный элемент 104 сжимается под действием головки 100 поршня (см. фиг. 6 А). Следует отметить, что хотя конец 96 приема давления поршневого элемента 94 может быть расположен внутри окружающей его втулки 92 на достаточно плотной посадке, между поршневым элементом 94 и втулкой 92 отсутствуют эластомерные или какие-либо иные уплотнители, непроницаемые для текучей среды. В результате,предполагается, что в процессе работы какая-то часть текучей среды под давлением будет просачиваться между поршневым элементом 94 и втулкой 92. Далее, с использованием ранее рассмотренных чертежей на фиг. 1-4, приводится общее описание всей системы 10 инструмента, в которой используется дозировочное устройство 32. Система 10 оборудования опускается в скважину (не показана), при этом золотниковый клапан 14 находится в закрытом по-3 014928 ложении, показанном на фиг. 1. В процессе погружения, дозировочное устройство 32 находится в исходном состоянии без воздействия давления, как это показано на фиг. 5 А-5 Б. Если требуется переместить золотниковый клапан 14 в частично открытое положение, в линии 42 гидравлической системы управления давление текучей среды понижается по сравнению с давлением в гидравлической линии 18. Этот перепад давлений приведет к тому, что свободный поршень 64 нулевого положения переместится из своего исходного положения до соприкосновения с нижней заглушкой 56 в положение под давлением, показанном на фиг. 6 А. В положении под давлением, свободный поршень 64 соприкасается или находится вблизи верхней заглушки 54. Под влиянием этого перемещения свободного поршня 64, привод 12 управления передвинет гильзу 22 вниз вдоль оси внутри ее кожуха 20 так, что отверстия 30 гильзы 22 сдвинутся в точку (см. фиг. 2) вблизи области перекрытия с отверстиями 26 в кожухе 20. Это положение называется "нулевым положением". В приведенном предпочтительном варианте осуществления, смещение свободного поршня 64 приведет к смещению гильзы 22 на 10,604 дюйма относительно кожуха 20. Первый и второй поршневые дозировочные узлы 36, 38 гидравлически соединены параллельно. Поэтому перепад давлений на дозировочном устройстве 32 также вызовет перемещение дискретного поршневого насоса 90 из исходного положения, показанного на фиг. 5 А, в положение под давлением, показанное на фиг. 6 А, что приведет к перемещению дополнительного объема текучей среды из привода 12 управления. Гильза 22 при этом дополнительно сместится относительно кожуха 20 так, что отверстия 30 гильзы 22 будут слегка перекрываться с отверстиями 26 кожуха 20 и обеспечивать прохождение небольшого количества флюида через золотниковый клапан 14. Таким образом, золотниковый клапан 14 окажется частично открытым. Следует отметить, что когда дискретный поршневой насос 90 находится под давлением, находящийся под воздействием давления расширенный конец 96 поршневого элемента 94 упрется в ограничитель 106 в штоке 108, проходящем сквозь корпус втулки 92, чем будет ограничено перемещение поршневого элемента 94 относительно окружающей его втулки 92. При таком смещении поршневого элемента 94 происходит сжатие пружины 104, как это показано на фиг. 6 А. Если требуется еще больше открыть золотниковый клапан 14 для того, чтобы увеличить поток флюида, это достигается сначала уменьшением перепада давления на дозировочном устройстве 32, а затем повышением его. При уменьшении перепада давления, пружина 104 поршневого узла 38 дискретного перемещения будет толкать поршневой элемент 94 в его исходное положение без воздействия давления,показанное на фиг. 5 А. Поскольку между расширенным концом 96 поршневого элемента 94 и окружающей втулкой 92 нет эластомерного уплотнителя, либо иного не пропускающего текучую среду уплотнителя, текучая среда может просачиваться между поршневым элементом 94 и втулкой 92 и выравнивать давление, благодаря чему пружина 104 может вернуть поршневой элемент 94 в его исходное положение. Свободный поршень 64 поршневого дозировочного узла 36 нулевого положения останется под воздействием давления, как показано на фиг. 6 А-6 Б. В этой точке увеличение перепада давлений на дозировочном устройстве 32 снова вызывает срабатывание дискретного поршневого насоса 90 так, что поршневой элемент 94 перемещается в выдвинутое положение, показанное на фиг. 6 А. Этим срабатыванием отмеряется дополнительное количество текучей среды из привода 12 управления и смещает гильзу 22 золотникового клапана 14 на дополнительное дискретное перемещение в направление полностью открытого положения, показанного на фиг. 4. Для специалистов должно быть понятно, что перепад давлений на дозировочном устройстве 32 может многократно увеличиваться и уменьшаться для дискретного перемещения гильзы 22 в полностью открытое положение, показанное на фиг. 4. Для возвращения золотникового клапана 14 в полностью закрытое положение, гидравлическая текучая среда накачивается в патрубок 42 текучей среды для создания обратного перепада давлений на дозировочном устройстве 32. Свободный поршень 64 нулевого положения переместится повышенным давлением текучей среды в положение, показанное на фиг. 5 А. Гидравлическая текучая среда, входящая в поршневой дозировочный узел 36 нулевого положения, также сдвинет шаровой элемент 70 клапана обратного клапана 66 с гнезда 72 клапана и позволит текучей среде пройти сквозь свободный поршень в канал 60 для текучей среды концевой переходной втулки 56 и в привод 12 управления. Под воздействием этой текучей среды, привод управления вернет золотниковый клапан 14 в полностью закрытое положение, изображенное на фиг. 1. Золотниковый клапан 14 может быть перемещен таким образом в полностью закрытое положение в любой момент и вне зависимости от того положения, в котором находится золотниковый клапан 14 (т.е., нулевое положение, частично открыт, полностью открыт). В описанном варианте осуществления, дозировочное устройство 32 функционально соединено с выпускным отверстием для текучей среды или "закрытой" линией 18 привода 12 управления. Однако привод управления скважинным инструментом может работать и при установке дозировочного устройства на впускном отверстии для текучей среды, или "открытой" линии 16 привода 12 управления, тем самым, дозируя текучую среду в привод 12 управления из дозировочного устройства 32. Следует понимать, что вне зависимости от того, куда присоединено дозировочное устройство 32, ко впускному или выпускному отверстиям привода 12, управление скважинным инструментом 14 производится дискретно,дозированием заданных количеств текучей среды через дозировочное устройство 32. Дозировочное устройство, предложенное в настоящем изобретении, отличается простотой конст-4 014928 рукции и надежностью работы. Кроме того, для работы дозировочного устройства необходимо совсем немного эластомерных элементов, например, уплотнительных колец, поэтому устройство отличается устойчивостью к износу и воздействиям, обусловленным высокой температурой среды в скважине. Для специалистов должно быть понятно, что представленные здесь в качестве примера конструкции и варианты осуществления могут быть подвергнуты различным модификациям и изменениям и что изобретение ограничено только приведенными ниже признаками формулы изобретения и их любыми эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Дозировочное устройство для ступенчатого управления функционально связанным с ним скважинным инструментом посредством направления через устройство дозированных количеств текучей среды, снабженное первым поршневым дозировочным узлом, предназначенным для отмеривания первого объема текучей среды и включающим корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру, образованную внутри него, и свободный поршень, расположенный внутри поршневой камеры с возможностью перемещения,вторым поршневым дозировочным узлом, предназначенным для дозирования второго объема текучей среды и включающим корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру дискретного перемещения, образованную внутри него, и дискретный поршневой насос для последовательного перемещения второго объема текучей среды через поршневую камеру дискретного перемещения. 2. Дозировочное устройство по п.1, в котором дискретный поршневой насос включает втулку, расположенную внутри поршневой камеры дискретного перемещения и имеющую проходящий по ее оси сквозной канал для текучей среды,поршневой элемент, расположенный с возможностью перемещения внутри канала для текучей среды во втулке и имеющий концевую часть приема давления, на которую воздействует давление текучей среды от впускного отверстия для текучей среды, причем поршневой элемент может перемещаться между втянутым положением и выдвинутым положением, между которыми перемещается упомянутый второй объем текучей среды, и пружину для приложения к поршневому элементу силы, толкающей его во втянутое положение. 3. Дозировочное устройство по п.1, в котором свободный поршень содержит канал для текучей среды, обеспечивающий протекание текучей среды через свободный поршень, а также обратный клапан,размещенный в канале для текучей среды с возможностью пропуска по нему потока текучей среды только в одном направлении. 4. Дозировочное устройство по п.1, в котором первый и второй поршневые дозировочные узлы гидравлически соединены параллельно. 5. Система скважинного инструмента, содержащая скважинный инструмент, управление работой которого осуществляется путем перемещения компонента внутри скважинного инструмента через конечное число дискретных положений между двумя крайними положениями, и гидравлическое дозировочное устройство, функционально связанное со скважинным инструментом для дискретного перемещения компонента при направлении через это устройство дозированного количества текучей среды и снабженное первым поршневым дозировочным узлом для перемещения первого объема текучей среды через дозировочное устройство и вторым поршневым дозировочным узлом, подключенным параллельно первому поршневому дозировочному узлу и предназначенным для перемещения через дозировочное устройство второго объема текучей среды. 6. Система по п.5, в которой скважинный инструмент содержит золотниковый клапан, а компонент представляет собой гильзу, размещенную внутри золотникового клапана и имеющую два крайних положения, включающих открытую и закрытую конфигурации. 7. Система по п.5, дополнительно содержащая привод управления скважинным инструментом и в которой гидравлическое дозировочное устройство функционально соединено со скважинным инструментом посредством дозированной выдачи текучей среды из привода управления для перемещения компонента скважинного инструмента. 8. Система по п.5, в которой первый поршневой дозировочный узел содержит корпус поршня,имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру, образованную внутри корпуса, и свободный поршень, расположенный внутри поршневой камеры с возможностью перемещения. 9. Система по п.5, в которой второй поршневой дозировочный узел содержит корпус поршня, имеющий впускное и выпускное отверстия для текучей среды и поршневую камеру дискретного перемещения, образованную внутри корпуса, и дискретный поршневой насос для последовательного перемещения второго объема текучей среды-5 014928 через поршневую камеру дискретного перемещения. 10. Способ управления скважинным инструментом, содержащим компонент, перемещаемый вдоль оси через конечное число дискретных положений между закрытой и открытой конфигурациями, включающий следующие шаги: обеспечение связи гидравлического дозировочного устройства со скважинным инструментом, так что происходит сдвиг компонента скважинного инструмента при дозировании текучей среды через дозировочное устройство,размещение скважинного инструмента, находящегося в закрытом состоянии, и дозировочного устройства внутри скважины,приведение в действие дозировочного устройства для перемещения компонента скважинного инструмента из закрытой конфигурации в промежуточную, частично открытую конфигурацию посредством перемещения первого объема текучей среды через первый поршневой дозировочный узел дозировочного устройства для смещения компонента так, чтобы скважинный инструмент оказался в нулевом положении, и перемещения второго объема текучей среды через второй поршневой дозировочный узел дозировочного устройства для смещения компонента так, чтобы скважинный инструмент оказался в частично открытом положении. 11. Способ по п.10, дополнительно содержащий шаг дальнейшего приведения в действие дозировочного устройства для перемещения скважинного инструмента в полностью открытое положение. 12. Способ по п.10, в котором шаг перемещения первого объема текучей среды через первый поршневой дозировочный узел включает перемещение гидравлическим путем свободного поршня внутри поршневой камеры первого поршневого дозировочного узла. 13. Способ по п.10, в котором шаг перемещения второго объема текучей среды через второй поршневой дозировочный узел включает перемещение гидравлическим путем поршня внутри поршневой камеры второго поршневого дозировочного узла. 14. Способ по п.10, в котором гидравлическое дозировочное устройство связано с выпускным отверстием для текучей среды привода управления скважинного инструмента, и скважинный инструмент переводится в конфигурацию, соответствующую открытому положению, при дозированной выдаче текучей среды из привода управления. 15. Способ по п.10, дополнительно содержащий шаг перевода скважинного инструмента в полностью закрытое положение. 16. Способ по п.15, в котором на шаге перевода скважинного инструмента в полностью закрытое положение осуществляют подачу текучей среды в первый поршневой дозировочный узел,открывание обратного клапана в свободном поршне в первом поршневом дозировочном узле для пропуска потока текучей среды через свободный поршень и в привод управления скважинным инструментом, в результате чего скважинный инструмент переводится в закрытое положение.
МПК / Метки
МПК: E21B 34/10, E21B 41/00
Метки: дозировочный, скважинным, управления, гидравлический, инструментом, клапан
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-14928-gidravlicheskijj-dozirovochnyjj-klapan-dlya-upravleniya-skvazhinnym-instrumentom.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Гидравлический дозировочный клапан для управления скважинным инструментом</a>
Предыдущий патент: Шпунтовая свая двутавровой формы
Следующий патент: Способ радиального расширения трубчатого элемента
Случайный патент: Опухолеассоциированные пептиды, беспорядочно связывающиеся с молекулами класса ii человеческого лейкоцитарного антигена (hla)