ЖЕЛОНКА Российский патент 2001 года по МПК E21B27/00 E21B37/00 

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности, а именно к устройствам для очистки скважин при освоении и ремонте.

Известна желонка, состоящая из корпуса с размещенным в нем поршнем и зафиксированным относительно корпуса клапана со штоком пикообразного стержня, см. авторское свидетельство СССР N 883323, E 21 В 27/00, опубл. 1981 г.

Известна желонка для очистки забоя скважины, имеющая полый, заглушенный с торца плунжер с радиальными сквозными отверстиями, см. патент России N 2060356, E 21 В 27/00, опубл. 1996 г.

Недостатком поршневых желонок является низкая эффективность в работе, т. к. очистка скважины осуществляется только на объем всасывания жидкости поршнем.

Известна желонка, содержащая корпус, шток, имеющий отверстие вдоль оси, и клапан, состоящий из запорного элемента, подпружиненного к седлу, см. патент США N 4493383, E 21 В 27/00, опубл. 1985 г. Клапан имеет запорный элемент в виде подпружиненной тарелки с упругим уплотнением, которая устанавливается на ползуне, помещенном в седле, а вдоль оси ползуна выполнено глухое торцевое отверстие, соединенное с наружной поверхностью ползуна перпендикулярными окнами.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы желонки, т. к. применение в клапане упругого уплотнения вызывает быстрое его разрушение от гидравлического удара, особенно когда закрытие клапана происходит за счет потока жидкости. Тарелка работает со средой, имеющей большое гидравлическое сопротивление из-за резкого поворота жидкости за ней на 90 градусов. По той же причине ползун подвергается действию среды с большим гидравлическим сопротивлением, вызванным поворотом потока жидкости в его окнах. Кроме того, при перемещении ползуна в седле, из-за перекосов, создаваемых толкающим его штоком, возможно заклинивание. Кроме того, наличие двух корпусов для штока и для запорного элемента усложняет конструкцию и снижает эксплуатационные характеристики.

Задачей изобретения является повышение надежности при эксплуатации.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточных для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению, желонка, содержащая корпус, шток, имеющий отверстие вдоль оси, и клапан, состоящий из запорного элемента, подпружиненного к седлу, характеризуется тем, что внутри штока выполнено отверстие с заглушкой и снаружи его, в нижней части выполнены прорези, образующие на торце штока поверхность упомянутой заглушки, взаимодействующую с запорным элементом в виде шарика, при этом диаметр большей прорези равен или больше диаметра отверстия седла, диаметр меньшей прорези меньше диаметра отверстия седла, а шток и запорный элемент выполнены в едином корпусе с внутренними цилиндрическими полостью для штока и полостью с направляющими для шарика с пружиной.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявленное техническое решение является новым, т. к. характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявляемой совокупности признаков, заключается в создании надежной желонки, позволяющей обеспечить надежность работы запорного элемента и перекачивающей системы, испытывающей большое гидравлическое сопротивление, при очистке скважины (окна с прорезями), а также надежность элементов, подвергнутых ударам при работе желонки (шарик, пружина, направляющие), а также надежность запорного элемента и штока, выполненные в едином корпусе.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает получение улучшенных эксплуатационных возможностей при очистке скважин от жидкости, песка и шлама.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена желонка, на фиг. 2 - узел А.

Желонка состоит из:
- из корпуса 1, имеющего цилиндрическую полость 2, цилиндрическую полость 3 с направляющими 4, отверстие 5 вдоль оси и отверстие 6 под острым углом к оси (см. фиг. 1);
- из штока 7, имеющего отверстие 8 вдоль оси с заглушкой 9 (см. фиг. 1), прорези 10, с диаметром "М" равным или больше диаметра "К", и 11, с диаметром "С" меньше диаметра "К", образующие окна 12 (см. фиг. 2), уплотнения 13 и пазы 14 со шпонками 15 (см. фиг. 1);
- из запорного элемента 16, имеющего седло 17, шарик 18, подпружиненный пружиной 19 (см. фиг. 2);
- из кольца 20 на корпусе (см. фиг. 1) желонка в верхней части сообщена с колонной насосно-компрессорных труб 21, а в нижней части - с колонной подземных труб 22.

Желонка работает следующим образом.

Колонну труб 22 вместе с желонкой спускают на колонне труб 21 в скважину с жидкостью. По мере спуска колонна 22 заполняется жидкостью. Воздух, находящийся в колонне 22, вытесняется жидкостью через отверстия 6, приподнимая кольцо 20, и выходит в пространство скважины, при этом шарик 18 прижат к седлу 17 пружиной 19 и отделяет жидкость от попадания в отверстие 8, а значит и в трубы 21. Как только колонна труб 22 коснется дна скважины и остановится, колонна насосно-компрессорных труб 21 своим весом переместит шток 7 вниз. Шток заглушкой 9 надавит на шарик 18, который, сжав пружины 19, отойдет от седла 17, при этом движение шарика и пружины ограничивает направляющая 4 цилиндрической полости 3 в корпусе 1. Так как уровень жидкости в скважине намного выше уровня жидкости в колонне труб 22, жидкость из-за разности давлений с большой скоростью устремится в окна 12 и через прорези 10 и 11 в отверстие 8 штока 7, а затем в колонну труб 21 и будет заполнять ее до тех пор, пока уровень жидкости в скважине не сравняется с уровнем жидкости в колонне 21.

При подъеме колонны 21 из скважины шток 7 с уплотнениями 13 и шпонками 15 в пазах 14 по цилиндрической полости 2 корпуса 1 переместится вверх, при этом шарик 18 пружиной 19 прижмется к седлу 17 и разъединит отверстия 5 и 8.

При заполнении жидкостью колонны 21 со дна скважины засасывается песок и шлам, которые вместе с колонной 21 поднимают из скважины. Колонну опорожняют и при необходимости цикл очистки повторяют.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает:
- повышение надежности, т. к. шток взаимодействует с шариком запорного устройства, не касаясь седла, а шарик свободно удерживается пружиной - возможность заклинивания деталей исключается;
- повышение эксплуатационных характеристик, т. к. гидравлическое сопротивление шарика мало и поток жидкости за шариком без резких поворотов входит в окна и отверстие штока - пропускная способность желонки увеличивается, кроме того, направляющие для шарика и пружины ограничивают их движение;
- упрощение конструкции - корпус выполнен единым для штока и запорного элемента.

Заявленная желонка характеризуется надежностью при эксплуатации за счет конструктивных выполнений с учетом действия гидравлических сопротивлений потока жидкости, с учетом механических воздействий при работе.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается успешными результатами испытаний опытно-промышленного образца заявленной желонки.

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горнодобывающей промышленности, а именно к устройствам для очистки скважин при освоении и ремонте. Желонка содержит корпус, шток с отверстием вдоль оси и клапан с запорным подпружиненным элементом. Внутри штока выполнено отверстие с заглушкой, а снаружи выполнены прорези. Диаметр большей прорези равен или больше диаметра отверстия седла. Диаметр меньшей прорези меньше диаметра отверстия седла. Прорези образуют на торце штока поверхность упомянутой заглушки, которая взаимодействует с запорным элементом. Запорный элемент содержит шарик. Шток и запорный элемент выполнены в единому корпусе, имеющем две внутренние цилиндрические полости для штока и полость с направляющими для шарика с пружиной. Желонка характеризуется надежностью при эксплуатации за счет конструктивного выполнения штока с прорезями и заглушкой, выполнения единого корпуса для штока и запорного элемента. Использование изобретения позволяет использовать желонку при очистке скважин, обеспечивая эксплуатационную надежность. 2 ил.

Желонка, содержащая корпус, шток, имеющий отверстие вдоль оси, и клапан, состоящий из запорного элемента, подпружиненного к седлу, отличающаяся тем, что внутри штока выполнено отверстие с заглушкой и снаружи его, в нижней части, выполнены прорези, образующие на торце штока поверхность упомянутой заглушки, взаимодействующую с запорным элементом в виде шарика, при этом диаметр большей прорези равен или больше диаметра отверстия седла, диаметр меньшей прорези меньше диаметра отверстия седла, а шток и запорный элемент выполнены в едином корпусе с внутренними цилиндрическими полостью для штока и полостью с направляющими для шарика с пружиной.