Клапан для обсадных колонн Советский патент 1984 года по МПК E21B34/10 

: t1 Изобретение относится к устройствам, применяемым при креплении нефтя ных и газовых скважин, и предназначе но для автоматического самозаполнения обсадной колонны скважинной жидкостью, уменьшения гидродинамическог ния веса колонны и предотвращения об ратного движения бурового или цемент ного раствора из затрубного пространства в колонну. Известен Клапан для обсадных колонн, включающий корпус и постоянно подпружиненный тарельчатый запорный элемент 1 . Однако данная конструкция не обес печивает автоматического заполнения обсадной колонны при ее спуске скважинной жидкостью и не уменьшает гидродинамического давления на стенки скважины. Наиболее близким к предлагаемому является клапан для обсадных колонн, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним, перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней части с осевым каналом и нижней части с радиальными каналами переменного сечения (2 j. Недостаток устройства заключается в том, что при спуске обсадной колон ны в скважину при глубине 1200 м про исходит перелив бурового раствора, т.е. клапан теряет способность регулировать поступление раствора в колонну из заколонного пространства. При повьпненном перепаде давления эластичная кольцевая перегородка вдавливается в периферийные отверстия дросселя, сокращается по наружному диаметру или прорывается. При этом отверстия дросселя частично или полностью открываются и являются дополнительными каналами для нерегулируемого перетока жидкости из заколонног.о пространства в колонну. Кроме того, в результате действия знакопеременных нагрузок (спуск крлонны - прокачка раствора) -в эластич ной кольцевой перегородке, закреплен ной одним внутренним ободом на клетке, возникают напряжения изгиба в месте ее заделки (крепления), что приводит к разрушению перегородки, а следовательно, к раскрытию всех периферийных отверстий, через которы 9 поступает дополнительный объем раствора из заколонного пространства в колонну. В результате, происходит перелив бурового раствора из обсадной колонны при ее спуске в скважину. При этом шар, бросается в опускаемую колонну и вынужденной (незапланированной) промывкой скважины транспортируется в клапан. При дальнейшем спуске обсадной колонны клапан работает подобно аналогу-тарельчатому клапану с присущими ему недостатками: не обеспечивается заполнение обсадной колонны при ее спуске буровым раствором, что нарушает технологию крепления скважины и повьш1ает стоимость, создаются большие гидравлические сопротивления при спуске колонны труб, что может привести к серьезным осложнениям при сооружении и эксплуатации скважины./ Таким образом, существующие конструкции клапанов обратных не обеспечивают надежность в работе и необходимую долговечность. Цель изобретения - повышение надежности работы клапана в условиях скважины. Указанная цель достигается тем, что в клапане для обсадньк колонн, включающем корпус, седло,. шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальные каналы переменного сечения и осевой канал, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх, нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом. Конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности. На фиг.1 изображен клапан для обсадных колонн, разрез А-А и вид Б; на фиг.2 - верхняя часть эластичной перегородки, разрез В-В; на фиг.З 31

нижняя часть эластичной перегородки, .разрез Г-Г.

Клапан для обсадных колонн состоит из корпуса 1, седла 2, выполненного в виде эластичной диафрагмы, шарового затвора 3, ограничителя, выполненного в виде дросселя 4 с центральным 5 и периферийными 6 каналами, расположенного под дросселем 4 и перекрывающей его каналы эластичной перегородки в виде подпружиненных пружинами 7 верхней части 8 с центральным 9, радиальными 10 и кольцевыми 1 каналами по линии разъема и нижней части 12 с выступом 13 в центре и периферийными каналами 14. Близлежапще торцы верхней 8 и нижней 12 частей эластичной церегородки имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх. Причем радиальные каналы 10 выполнены переменного сечения, уменьшающимся к периферийным отверстиям дросселя, а конические поверхности на торцах частей эластичной перегородки могут иметь различный угол конусности.

Корпус на верхнем и нижнем концах имеет резьбы для соединения с труба7 ми.

Клапан работает следующим образом

Обсадную колонну с клапаном спускают в скважину без шара. При этом происходит непрерывное регулируемое в зависимости от перепада давления заполнение колонны жидкостью через периферийные - каналы 14 нижней части 12 .эластичной перегородки, радиальные каналы 10, кольцевые каналы 11 и центральный канал 9 верхней эластичной части 8 перегородки, центральньм канал 5 ограничителя 4 в колонну обсадных труб.

294

При этом в результате перепада давления в заколонном пространстве и в колонне части эластичной перегородки 8 и 12, сжимаясь и деформируясь в параллельной и перпендикулярной плоскостях относительно их оси, уменьшают рабочее сечение радиальных 10, кольцевых 11 и центрального 9 каналов. Разновеликая конусность частай перегородки 8 и 12 позволяет направлять поток жидкости в колонну, не перекрывая его мгновенно, а постоянно уменьшая, в то же время она значительно снижает гидравлические сопротивления при прямом потоке жидкости.

При прямом потоке раствора эластичная перегородка отжимается и пропускает его в затрубное пространство скважины. По прекращении данного процесса под воздействием пружин эластичная перегородка возвратится в исходное положение.

Перед цементированием внутрь колонны бросают шар, который потоком жидкости транспортируется на свое рабочее место, не перекрьшая прямогй потока.

При обратном движении потока происходит упор шара в уплотнительную поверхность диафрагмы, чем обеспечивается надежное перекрытие, а следовательно, и предотвращение обратного движения раствора из заколонного пространства в колонну.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении времени

на спуск обсадной колонны за счет экономии времени на долив обсадной трубы буровым раствором.

в-в

1. 1ША11АН ДЛЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под нимперекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальгше каналы переменного сечения .и осевой канал, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх, нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом. (Л 2. Клапан поп.1, отличающийся тем, что конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности. .