ОБРАТНЫЙ КЛАПАН БУРОВОГО ДОЛОТА С ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ Российский патент 1998 года по МПК E21B27/00 

Изобретение относится к долотостроению и может найти применение в буровых долотах, предназначенных в основном для горнорудной промышленности при бурении скважин с продувкой воздухом.

Известен обратный клапан бурового долота, установленный в ниппеле и содержащий корпус с окнами и размещенные в корпусе подвижные створки, перекрывающие окна при остановке бурения и препятствующие проникновению отбуренного шлама в ниппель долота и далее в бурильные трубы [1].

Недостатком известного клапана является то, что внутренняя полость обратного клапана зашламовывается и в начале бурения при выравнивании давления и даже при избыточном давлении в ниппельном пространстве скопившийся шлам препятствует открытию створок, воздух не поступает в зону бурения до тех пор, пока шламовая пробка внутри корпуса не будет ликвидирована.

Известен также обратный клапан бурового долота с продувкой воздухом, содержащий полый корпус с боковыми окнами и установленные в нем с возможностью перекрытия боковых окон подвижные взаимно подпружиненные створки, каждая из которых имеет рабочую поверхность, контактирующую с боковыми окнами, и обратную, обращенную к оси клапана, при этом верхняя часть корпуса выполнена в виде конического оголовка [2].

Недостаток известного клапана заключается в трудности запуска системы продувки после временной остановки бурения вследствие зашламования его внутренней полости.

Технической задачей изобретения является облегчение запуска долота в работу после временной остановки бурения и зашламования при этом полости клапана.

Указанная задача достигается за счет того, что в клапане бурового долота с продувкой воздухом, содержащем полый корпус с боковыми окнами и установленные в нем с возможностью перекрытия боковых окон подвижные взаимно подпружиненные створки, каждая из которых имеет рабочую поверхность, контактирующую с боковыми окнами, и обратную, обращенную к оси клапана, при этом верхняя часть корпуса выполнена в виде конического оголовка, внутренняя полость корпуса выполнена расширяющейся к нижней части корпуса, а обратные поверхности створок выполнены с наклоном относительно оси корпуса, а величины углов в закрытом положении клапана составляют не менее 4^o.

Кроме того, обратный клапан снабжен перепускным ниппелем в виде перфорированного патрубка, заглушенного на одном конце, и дополнительным клапаном в виде эластичной трубки, при этом перфорированный патрубок закреплен открытым концом в выполненном в оголовке корпуса отверстии, а эластичная трубка закреплена с возможностью перекрытия перфорации на заглушенном конце патрубка, расположенном в полости корпуса.

Технический результат от использования изобретения выражается в быстром освобождении полости клапана от шлама после остановки бурения и прекращения подачи продувочного агента за счет расширения полости корпуса и пространства между створками клапана, а в случае работы по слеживающимся породам - за счет использования дополнительного клапана.

На фиг. 1 представлен общий вид обратного клапана бурового долота с продувкой воздухом; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Обратный клапан бурового долота с продувкой воздухом содержит полый корпус 1 с боковыми окнами 2 и установленные в нем с возможностью перекрытия боковых окон 2 подвижные взаимно подпружиненные створки 3, каждая из которых имеет рабочую поверхность 4, контактирующую с боковыми окнами, и обратную 5, обращенную к оси 6 клапана, при этом верхняя часть 7 корпуса 1 выполнена в виде конического оголовка 8. Внутренняя полость 9 корпуса 1 выполнена расширяющейся к его нижней части, а обратные поверхности 5 створок выполнены с наклоном относительно оси 6 клапана, вершины углов которых расположены в верхней части корпуса, а величины углов в закрытом положении клапана составляют не менее 4^o.

Кроме того, в коническом оголовке 8 установлен перепускной ниппель 10, выполненный, например, в виде патрубка 11 с перфорацией 12, заглушаемой со стороны полости 9 клапана и открытой в ниппельную полость 13 долота 14, при этом на наружной поверхности патрубка 11 с возможностью перекрытия перфорации 12 закреплен дополнительный клапан 15 в виде эластичной трубки. Створки 3 могут быть установлены на направляющих 16, которые с целью облегчения скольжения по ним створок выполнены дугообразными и подпружинены пружиной 1.

Клапан работает следующим образом.

В процессе бурения долото отделяет от забоя частицы породы и при помощи воздушно-водяной смеси, подаваемой через бурильные трубы в ниппель долота (не показан) и боковые окна 2 клапана в его корпус 1 и далее к забою скважины, поднимает шлам в затрубное пространство. При этом створки 3 под действием давления воздуха держат открытыми боковые окна 2. При остановке бурения и прекращении подачи воздуха под действием пружины 17 створки перекрывают окна 2. Не успевшие подняться из затрубного пространства частицы шлама опускаются и заполняют все околотрубное пространство, в том числе и полость 9 клапана.

При возобновлении бурения и выравнивании давления шлам в силу того, что полость 9 и пространство между обратными поверхностями 5 створок 3 имеют расширение, свободно под действием собственного веса, выпадает на забой, освобождая створки для открытия под действием продувочного воздуха. Минимальный угол наклона обратной поверхности 5, равный 4^o на сторону, определен опытным путем, однако следует указать, что с увеличением этого угла надежность работы устройства увеличивается.

В случае применения долот в породах, где частицы шлама способны образовывать при их слеживании плотные образования, рекомендуется применение клапана с перепускным ниппелем. В этом случае давление подаваемого к долоту воздуха и конический корпус не могут обеспечить очистку клапана. Воздух поступает в перепускной ниппель 10 через перфорацию 12, приподнимает эластичную трубку 15 и поступает во внутреннюю полость оголовка 8. Поступающий воздух размывает пробку в корпусе 1 клапана.

Использование: изобретение относится к долотостроению и может найти применение в буровых долотах, предназначенных в основном для горнорудной промышленности при бурении скважин с продувкой воздухом. Сущность изобретения: клапан содержит полый корпус с боковыми окнами и контактирующие с ними подвижные, подпружиненные относительно друг друга створки. Внутренняя полость корпуса клапана выполнена расширяющейся к его нижней части, а створки - с наклоном относительно оси корпуса, причем наклон обратных поверхностей створок в закрытом положении выполнен с углом не менее 4^o. Клапан может быть снабжен перепускным ниппелем в виде перфорированного патрубка, заглушенного на одном конце, и дополнительным клапаном в виде эластичной трубки, закрепленной с возможностью перекрытия перфорации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Обратный клапан бурового долота с продувкой воздухом, содержащий полый корпус с боковыми окнами и установленные в нем с возможностью перекрытия боковых окон подвижные взаимно подпружиненные створки, каждая из которых имеет рабочую поверхность, контактирующую с боковыми окнами, и обратную, обращенную к оси клапана, при этом верхняя часть корпуса выполнена в виде конического оголовка, отличающийся тем, что внутренняя полость корпуса выполнена расширяющейся к его нижней части, а обратные поверхности створок выполнены с наклоном относительно оси корпуса, вершины углов которых расположены в верхней части корпуса, а величины углов в закрытом положении клапана составляют не менее 4^o. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перепускным ниппелем в виде перфорированного патрубка, заглушенного на одном конце, и дополнительным клапаном в виде эластичной трубки, при этом перфорированный патрубок закреплен открытым концом в выполненном в оголовке корпуса отверстии, а эластичная трубка закреплена с возможностью перекрытия перфорации на заглушенном конце патрубка, расположенном в полости корпуса.