Перепускной клапан Советский патент 1989 года по МПК E21B21/10 

t

. Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технике бурения скватшн, и может быть использовано для перепуска потока жидкости в бурильной колонне,.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств уттутем рбеспе-- чения механического управления его работой и исключения непроизводительных потерь гидравлической мощности и энергии на срабатывание.

На фиг,1 представлена конструкция клапана; на фиг,2 - седло клапана, пример исполнения.

Клапан перепускной включает кор- пус 1 с верхиим 2 и нижним 3 внутренними кольцевыми выступами внутри корпуса и радиальными отверстиями 4 с установленными в них фильтрами 5, расположенную между выступами 2 и 3 тарелку 6 с уплотнительным элементом 7 на рабочей поверхности и уплотни- . телыоам элементом 8 на наружной боковой поверхности. Над тарелкой 6 установлен упругий элемент (пружина)

9с упором своим верхним концом в верхний внутренний кольцевой выступ 2 корпуса, а нижним - в верхний то- рец тарелки 6, Под тарелкой 6 установлено седло 10, имеющее возмож- кость возвратно-поступательного движения и фиксированное от проворота шпонкой 11,

Шпонка 11 предназначена для передачи крутящего момента с корпуса 1 на седло 10 клапана. Вместо втоноч- ного соединения корпуса 1 с седлом

10клапа«а может быть вьшолнено любое другое соединение, обеспечивающее возвратно-поступательное движение седла 10 клапана и передачу кру0

0

5

0

5

0

.тящего момента с корпуса 1 на седло 10 клапана.

Величина хода седла 10 клапана должна удовлетворять неравенству v 1 1 для плотного прижатия седла 10 к тарелке 6 при перемещении седла 10 клапана,. .

Пружина 9 обеспечивает постоянный контакт рабочих поверхностей тарелки 6 и седла 10 при бурении. Вместо пружины 9:может быть использован другой упругий элемент.

Нижняя часть седла 10, выступающая из корпуса, может быть выполнена со .ступенью 12 (например, как показано на фиг,2), причем диаметр d ступени 12 больше диаметра самого седла 10, что позволяет получить опорную поверхность 12 седла 10, контактирующую в процессе бурения с опорной поверхностью нижнего торца 13 корпуса клапана. При этом присоединительная резьба 14 может бьггь выполнена как наружной, так и внутренней (фиг,2),При ступенчатом исполнении седла

10клапана р асстояние 1, между нижним торцом 13 корпуса 1 и верхним срезом ступени 12 седла 10 при крайнем нижнем положении седла 10 относительно корпус 1 равно или меньше величины

11хода седла 10 клапана, но больше

Выполнение нижней части седла 10

ступенчатой формы с обеспечением величины 1} позволяет при бурении снять часть осевой нагрузки с пружины 9 и передать ее на корпус t клапана, что облегчает условия работы пружи. i

ны 9,

работает следующим образом.

Перепускной клапан устанавливается выше бурового долота в любой технологически обоснованной части компоновки низа бурильной колонны (непосредственно над Joлoтoм, между утяжеленными бурильными трубами и т.д). При спуске долота в скважину седло 10 . клапана практически постоянно находится в крайнем нижнем положении за счет собственного веса и веса присоединенных к его нижней части элементов компоновки низе бурильной колонны. Тарелка 6 клапана также находится в крайнем йижнем положении за счет действия на нее пружины 9, При этом между рабочими поверхностями тарелки 6 и седла 10 имеется достаточно большой зазор и буровой раствор из кольцевого пространства через фильтр 5, радиальное отверстие 4 и указанный зазор перетекает внутрь клапана и заполняет внутреннюю полость всех элементов бурильной колонны. Долото спускают до забоя и включают буровой насос. Буровой раствор от насоса поступает в бурильную колонну и выходит в кольцевое пространство через радиальные отверстия А, фильтр 5 и насад

.40

ки долота.30

В результате создания осевой нагрузки на долото седло 10 клапана перемещается вверх относительно корпуса 1, что приводит к смыканию рабочих поверхностей тарелки 6 и седла 10. При этом пружина 9 сжимается, 5 ф обеспечивая плавность этого смыкания и контакт рабочих поверхностей тарелки 6 и седла 10.

Угшотнительные элементы 7 и 8 предотвращают утечки бурового раство ра из внутренней полости клапана в кольцевое пространство. В результате буровой раствор от насоса поступает в кольцевое пространство только через насадки долота.

При вращении корпуса 1 клапана крутяпщй момент на буровое долото передается через щпонку 11.

Для осуществления промывки скважин (например, перед подъемом инст- 50 румента для смены отработанного долота) долото приподнимают над забоем на некоторую высоту. При этом тарелка 6 занимает крайнее нижнее положение за счет действия на неё пружины . 55 9 и гидравлической нагрузки, дейст- вующей вниз. Седло 10 также занимает крайнее нижнее положение за счет сил собственного веса, веса присоединен-

но то ке оп ко ин во ко ме 6 ве по ни ро тр ко

45

ко ве вы ос те ру .эл кл ти с эк об ег те ст кл во но кл на ни ко

ф

ных к его нижней части элементов компоновки низа бурильной.колонны и гидравлической нагрузки, действующей вниз. В результате между рабочими поверхностями тарелки 6 и седла 10 образуется максимальны зазор, через который буровой раствор направляется в кольцевое пространство через радиальные отверстия А и фильтр 5. Это приводит к тому, что промывка осуществляется при небольшом значении перепада давлений на насадках долота и, если клапан стоит над пщравличес- ким забойным двигателем, практически предотвращает работу этого двигателя вхолостую при промывке.

При подъеме инструмента на поверхность элементы клапана находятся в том же положении, что и при промывке. При этом обеспечивается быстрое опорожнение верхней части бурильной колонны за счет беспрепятственного интенсивного перетока бурового раствора из колонны бурильных в кольцевое пространство через зазор между рабочими поверхностями тарелки 6 и седла 10 клапана, радиальные отверстия 4 и фильтр 5, предотвращая потери бурового раствора и загрязнение пола буровой (рабочего места буровиков) после отвинчивания ведущей трубы (квадрата) или верхней свечи колонны бурильных труб.

о р м у л а

изобретения

40

5 ф

50 55

45

1, Перепускной клапан, включающий корпус с радиальными отверстиями, верхним и нижним внутренними кольцевыми выступами, седло, тарелку с осевым сквозным каналом и уплотни- телькыми элементами на рабочей и на- , ружной боковой поверхностях, упругий, .элемент и установленный в корпусе клапана сооаио с радиальными отверс- . тиями фильтр,, отличающий- с .я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств за счет обеспечения механического управления его. работой и исключения непроизводительных потерь гидравлической мощно- сти и энергии на срабатывание, седло клапана установлено с возможностью возвратно-поступательного ограниче-н- ного движения относитепыш корпуса клапана, упругий элемент установлен над тарелкой клапана и упором верхним своим концом в верхний внутренний кольцевой выступ корпуса, а нижним в верхний торец тарелки, причем величина . ограниченного хода седла клапана удовлетворяет неравенству

1, Ч, :

где 1, - величина хода седла клапана; ij - велитша осевого удаления одна от другой рабочих поверхностей тарелки и седла клапана при нахождении их в крайнем положении относительно корпуса KJtanaHa. 2, Клапан jio 1, отличаю- ц.й и с я тем что в нижней части седла клапана, выступающей иэ корпу-

са, вьтолнека ступень, диаметр которой больше диаметра седла, а расстояние Ц между нижним торцом корпуса и верхним срезом ступени седла при крайнем н({жнем положении седла относительно корпуса удовлетворяет неравенству

10 ,

. . N

где 1, г расстояние.между нижним торцом корпуса и верхним срезом ступени седла при крайнем нижнем положении седла относительно корпуса.

Изобретенне относится к горной пром-сти и предназначено для бурения скважин. Цель - улучшение эксплуата- Щ1онных качеств за счет обеспечения механического управления работой клапана и исключения непроизводительных потерь гидравлической мощности и энергии на срабатывание. Для зтого седло 10 клапана установлено с БОЗ- :

Ф(/е.2