ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1994 года по МПК E21B33/14 E21B34/10 

Изобретение относится к креплению скважин, а именно к обратным клапанам для обсадных колонн, и может быть использовано для спуска в скважину обсадной колонны без ее долива при гарантированном исключении перелива бурового раствора на устье и смятия колонны.

Известен обратный клапан, включающий трубу, установленный в ней составной корпус со ступенчатым центральным каналом и перепускными каналами в нижней части, шарнирно закрепленную в нижней части корпуса подпружиненную плашку, перекрывающую снизу центральный канал корпуса, перекрывающую втулку с цанговой концевой частью, установленную в центральном канале корпуса и связанную с корпусом срезным винтом.

Недостатком этого клапана является нерегулируемость впуска жидкости в колонну через впускные каналы при ее спуске в скважину, что может привести при малых каналах к их забиванию и недоливу колонны, ее смятию, а при чрезмерно большом проходном сечении каналов возможен перелив бурового раствора на устье скважины при спуске колонны.

Целью изобретения является повышение надежности в работе клапана за счет автоматического заполнения колонны без перелива на устье скважины и смятия колонны.

Указанная цель достигается тем, что известный клапан, включающий трубу, установленный в ней составной корпус со ступенчатым центральным каналом и перепускными каналами, шарнирно закрепленную в нижней части корпуса подпружиненную плашку, перекрывающую снизу центральный канал корпуса, перекрывающую втулку с цанговой концевой частью, установленную в центральном канале корпуса и связанную с корпусом срезным винтом, снабжен подпружиненными тарированными пружинами поршня, составной корпус выполнен с верхними и нижними радиальными каналами, а перепускные каналы выполнены в виде цилиндрических отверстий, оси которых параллельны продольной оси симметрии корпуса, пересекающих радиальные каналы, гидравлически связывающие глухие отверстия с центральным каналом корпуса над планкой, при этом подпружиненные поршни установлены в глухих каналах между верхними и нижними радиальными каналами с возможностью перекрытия нижних радиальных каналов корпуса в исходном положении, втулка выполнена с кольцевой проточкой на наружной поверхности и установлена с возможностью сообщения верхних радиальных каналов с осевым каналом над втулкой через кольцевую проточку и перекрытия нижних радиальных каналов в крайнем нижнем положении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый клапан соответствует критерию "Новизна".

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями не позволило выявить в них признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа.

На фиг. 1 изображен клапан при спуске колонны в скважину и автоматическом заполнении колонны жидкостью; на фиг. 2 - то же, после спуска колонны, прохождения через клапан бросового элемента (шара) и перекрытия перепускных каналов втулкой.

Обратный клапан (фиг. 1) включает трубу 1, установленный в ней составной корпус 2 со ступенчатым центральным каналом и перепускными каналами в нижней части, шарнирно закрепленную в нижней части корпуса 2 на кронштейне 3 посредством оси 4 плашку 5, перекрывающую снизу центральный канал корпуса 2. Плашка 5 прижата к корпусу 2 пружиной 6. В центральном канале корпуса 2 установлена перекрывающая втулка 7, связанная с корпусом 2 срезным винтом 8. Перепускные каналы клапана выполнены в виде глухих цилиндрических отверстий 9, оси которых параллельны продольной оси симметрии корпуса 2, и пересекающих их в нижней их в нижней части радиальных отверстий 10. В отверстиях 9 установлены связанные с тарированными пружинами 11 поршни 12. Глухие отверстия 9 в верхней части пересекают дополнительные радиальные отверстия 13, сообщающие полость глухих отверстий 9 над поршнями с полостью обсадной колонны. Ввертыши 14 в нижней части глухих отверстий 9 предохраняют поршни 12 от выпадания из отверстий 9. Корпус 2 закреплен в трубе 1 разрезными кольцами 15. Пружина 6 закреплена на корпусе 2 винтами 16. Плашка 5 снабжена уплотнением 17. Герметизация в обратном клапане обеспечивается эластичными уплотнительными кольцами круглого сечения.

Обратный клапан работает следующим образом.

При спуске обсадной колонны в скважину пружина 6 и перепад давления между подплашечным и надплашечным пространствами надежно удерживаю плашку 5 в закрытом положении. При повышении перепада давления на клапане до заданной величины, соответствующей 5-10 м недолива колонны, поршень 12 в каждом глухом отверстии 9 пересиливает сопротивление тарированной пружины 11 и перемещается вверх, открывая радиальное отверстие 10. При этом жидкость из полости глухих отверстий 9 над поршнями 12 вытесняется через отверстия 13, зазоры между втулкой 7 и корпусом 2 в полость колонны выше клапана.

Через глухие отверстия 9 и радиальные отверстия 10 жидкость из подплашечной полости перетекает в надплашечную полость. Происходит автоматическое заполнение колонны. При снижении перепада давления до заданной величины пружины 11 возвращают поршни 12 в крайнее нижнее положение, перекрывая доступ жидкости в колонну. Этот процесс идет на протяжении всего спуска колонны, обеспечивая заполнение колонны с небольшим недоливом, исключающим смятие колонны, причем без переливов на устье скважины.

По окончании спуска колонны в процессе промывки скважины перед началом цементирования в колонну пускают бросовый элемент - шар 18, который движется к башмаку колонны с потоком жидкости и, достигнув обратного клапана, садится на верхнюю разрезную цанговую часть перекрывающей втулки 7. При повышении давления в цементировочной головке на определенную величину срезается винт 8 и втулка 7 с шагом перемещается вниз. При прохождении наружным буртом цанговой части втулки 7 через стопорную канавку 19 цанга увеличивается в диаметре и фиксирует втулку 7 от дальнейшего перемещения в осевом направлении, шар 18 свободно проходит через увеличивающееся проходное отверстие цанги вниз мимо откинутой потоком жидкости плашки 5 и попадает на забой скважины. Уплотнительные кольца на наружной поверхности втулки 7 герметично отсекают радиальные отверстия 10 и 13 от полости колонны над плашкой 5, исключая в дальнейшем возможность перетока жидкости через перепускные каналы, а нижняя часть втулки 7 устанавливается в положение, обеспечивающее герметичный контакт внутреннего конуса с уплотнением 17 плашки 5 в ее закрытом положении (фиг. 2).

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем:
безостановочный спуск колонны без доливов и переливов на устье;
отсутствие необходимости регулировки клапана перед спуском в скважину;
экономия времени на спуск колонны за счет исключения его затрат на периодический долив колонны во избежание ее смятия, отсутствие переливов на устье, затрудняющих работу персонала и ухудшающих условия его труда.

Использование: при креплении скважин для спуска в скважину обсадной колонны без ее долива при гарантированном исключении перелива бурового раствора на устье и смятия колонны. Сущность изобретения: обратный клапан включает трубу 1, установленный в ней составной корпус 2 со ступенчатым центральным каналом и перепускными каналами в нижней части, шарнирно закрепленную в нижней части корпуса 2 на кронштейне 3 посредством оси 4 плашку 5, перекрывающую снизу центральный канал корпуса и прижатую к корпусу 2 пружиной 6. В центральном канале корпуса 2 установлена перекрывающая втулка 7, связанная с корпусом 2 срезным винтом 8. Перепускные каналы выполнены в виде глухих отверстий, оси которых параллельны продольной оси корпуса 2, и пересекающих их в нижней части радиальных отверстий 10. В составном корпусе выполнены верхние и нижние радиальные каналы. Перепускные каналы пересекают радиальные каналы 13 и связывают полость глухих отверстий над поршнями с полостью обсадной колонны, в результате чего обеспечивается возможность эффективных промежуточных промывок, необходимых для спуска обсадной колонны до проектной отметки без прихватов. 2 ил.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН, включающий трубу, установленный в ней составной корпус со ступенчатым центральным каналом и перепускными каналами в нижней части, шарнирно закрепленную в нижней части корпуса подпружиненную планку, перекрывающую снизу центральный канал корпуса, перекрывающую втулку с цанговой концевой частью, установленную в центральном канале корпуса и связанную с корпусом срезным винтом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе клапана за счет автоматического заполнения колонны без переливов раствора на устье и снятия колонны, при отсутствии пропусковой регулировки клапана он снабжен подпружиненными тарированными пружинами поршнями, составной корпус выполнен с верхними и нижними радиальными каналами, а перепускные каналы выполнены в виде глухих цилиндрических отверстий, оси которых параллельны продольной оси симметрии корпуса, пересекающих радиальные каналы, гидравлически связывающие глухие отверстия с центральным каналом корпуса над планкой, при этом подпружиненные поршни установлены в глухих каналах между верхними и нижними радиальными каналами с возможностью перекрытия нижних радиальных каналов корпуса в исходном положении, втулка выполнена с кольцевой проточкой на наружной поверхности и установлена с возможностью сообщения верхних радиальных каналов с осевым каналом над втулкой через кольцевую проточку и перекрытия нижних радиальных каналов в крайнем нижнем положении.