Клапан для бурильной и насосно-компрессорной колонн Советский патент 1990 года по МПК E21B34/10 

1L.

(.--..-.-

il

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных, газовых и другого назначения скважин и предназначено для обеспечения нормальных условий спуско-подъемных операций и проведения прямых и обратных промывок при бурении, освоении и ремонте скважин. Цель - увеличение срока службы и повышение эффективности работы клапана. Для этого установленное в корпусе 1 клапана седло имеет верхнюю и нижнюю посадочные поверхности и выполнено в виде двух зажимных дисков 2 и размещенной между ними упругой эластичной диафрагмы (Д) 3. Последняя образована секторными элементами со скошенными торцами 5. Запорный элемент клапана выполнен в виде шара 9 из материала, удельный вес которого меньше удельного веса промывочной жидкости. Над и под седлом расположены жестко связанные с корпусом 1 ограничители 8 перемещения шара 9. При изменении давления шар 9 мгновенно перекрывает седло. При взаимодействии шара 9 с Д 3 первоначальное его прижатие к Д 3 и создание герметичности осуществляется за счет плавучести, а дальнейшее прижатие происходит за счет перепада давления жидкости. При увеличении давления изменяется форма Д 3 и тем самым увеличивается площадь контакта с шаром 9. Обеспечение герметичности осуществляется за счет прижатия шаром 9 секторных элементов друг к другу. Плотное прилегание секторных э

5е 21в 47/10 в"устро

(Л

ел

СО СП

со съ со

ет верхнюю и нижнюю посадочные поверх-, ности и выполнено в виде двух зажимных дисков 2 и размещенной между ними упругой эластичной диафрагмы (Д) 3 Последняя образована секторными элементами со скошенными торцами 5 Запорный элемент клапана выполнен в виде шара 9 из материала, удельный вес которою меньше удельного веса промывочной жидкости Над и под седлом расположены жестко связанные с корпусом I 01раничители 8 перемещения та- ра 9 При изменении давления шар 9 мгно венно перекрывает седло При взаимодейст вин тара 9 с Д 3 первоначальное его

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных, 1азовых и друюго назначения скважин, а конкретно к оборудованию бурильных и насосно-компресеор- ных колонн для обеспечения нормальных условий спуско-подъемных операций и про ведения прямых и обратных промывок при бурении, освоении и ремонте скважин

Цель изобретенияувеличение срока

службы и повышение эффективности работы клапана

На фи 1 изображен кланам для б рильных и насосно-компрессорных колонн, разрез, на фт )„ на

фиг 1, на фиг p i3pt l Ь и

фиг 1

Клапан COCTOHI из I, .-. г о. t . i которою установлено сод ;о, выпо ни . (, виде двух .ажимных дисков и распн южсннои между ними прую ) ыи1зпи диафрагмы 3, образованной расположим ными внахлест секторными эдсменмми 4 Диски 2 имеют одинаковую конфискацию, например расширяющейся , и образуют с кольцевой диафрагмой сед к с верх ней и нижней посадочными поверхностями, секторные элементы 4 имеют скошенные торцы о В качестве материала тля из готовления диафрагмы 3 может быть использован упрхгий эластичный материал, например резина, армированная резина резина в сочетании с износостойким пластиком и т п Диафрагма 3 делш на две полости верхнюю G и нижнюю 7, в которых размещены oi раничитс ш 8 пере метения шара 9 Размер шара 9 меньше диаметра отверстия зажимных дисков, но больше отверстия диафра мы 3 Шар 9 выполнен из эластичного материала, например полиамида, полиэтилена, за счет si ото сох раняет свои размеры при любых давлениях и обеспечивает постоянство рабочих расчет ных параметров клапана на любых нах Так как удельный вес материям та ра меньше удельною веса промывочной

прижатие к Д 3 и создание герметичности осуществляется за счет плавучести, а дальнейшее прижатие происходит за счет перепада давления жидкости При увеличении давления изменяется форма Д 3 и тем самым увеличивается площадь контакта с шаром 9 Обеспечение герметичности осуществляется за счет прижатия шаром 9 секторных элементов к другу Плотное прилегание секторных элементов Д 3 к по верхности диска 2, имеющего форму расширяющейся струи, обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления и повышает долговечность Д 3 3 ил

жидкости, ,о при изменении давления шар

0 мгновенно перекроет се ало

При B3,,ivu чистин ч шара с эласшчжн упругой шафрнмон первоначальное прпжа тие шара к диафрагме и создание герметичности осу тес грляетсн за счет ei о та ву чести, а дальнейшее прижатие происхо диг 1 счег перепада давления жидкости, причем элктичнан диафрагма при уьчми- чечии давления изменяет свою форму се г, ia. а тем самым увеличивается п юща 1ь конiакта с шаром

Q Обеспечение герметичности диафра мы осуществляется за счет прижатия шаром Q iKiopubix элементов 4 друг к труту При че-v при повышении давления площадь контакта шара с диафра мой (ceyiov) у ве личиваегся, а тем самым увеличивается

5 i ерметичност ь

0

а

счет самоцентрирования шара ч

обеспечивается равномерное прижатие всех секюрньи элементов, а мл la при дости жении определенною расчетною перепада даьленич шар продавливается через диасЬ patMy, вышедшие из контакта дрм с , р том секторные элементы 4 свободно г poi ,i баются Плотное при.тетание секторов диаф par мы к поверхности зажимного диска 2. имеющею форму расширяющейся струи.

5 обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления и повышает долговечность дг, афрагмы. так как при этих условиях сг- раняется хаотическое их колебание в высокоскоростной струе

При б рении скважин клапан работает

0 следующим образом

Клапан монтируется внизу бурильной колонны При спуске шар располагается в верхней полости о, что обеспечивает свободное поступление промывочной жидкости в колонну из затрубья В случае необходимос5 in проведения промежуточной проработки шар 9 потоком при определенном перепаде дав тения перемешается в нижнюю полость 7 При остановке промывки шар перекрывает отверстие диафрагмы 3 и тем самым предотвращает поступление зашлам- ленности промывочной жидкости в колонну. При дальнейшем спуске инструмента при закрытом клапане, например на 20 м, и возрастании давления жидкости в трубах и за- трубье шар 9 продавливается в верхнюю полость 4, что обеспечивает свободное поступление промывочной жидкости из затру- бья в трубы. При достижении забоя и ведении процесса бурения шар 8 потоком перемещается в полость 6. При остановке бурения, например для наращивания, шар 9 перекрывает отверстие диафрагмы 3 и предотвращает поступление в колонну труб за- шламленной промывочной жидкости.

Если клапан 1 монтируется в колонне насосно-компрессорных труб, то при спуске колонны шар 9 находится в полости 5, что обеспечивает свободное поступление жидкости в колонн. При необходимости прекратить поступление жидкости в колонну в ней создается расчетное давление н шар 9 продавливается в полость 6. При обратном движении потока жидкости шар перекры вает проходное отверстие диафрагмы, а клапан работает как обратный В случае необходимости открыть клапан и осуществить обратную промывку в затрубье подается расчетное давление и шар 9 продавливаА-А

Фиг.2.

5

0

5

ется в полость 4. Для проведения прямой промывки расчетное давление создается в колонне насосно-компрессорных труб и шар продавливается в нижнюю полость 6 Циклы прямой и обратной промывки могут повторяться. Перемещение шара 8 из одной полости в другую осуществляется автоматически при определенном заданном.давлении, регламентируемом установленной диафрагмой 2

Формула изобретения

Клапан для бурильной и насосно-ком- прессорной колонн, содержащий корпус, в полости которого установлено седло с верхней и нижней посадочными поверхностями, шаровой запорный элемент и ограничители его перемещения, расположенные над и под седлом и жестко связанные с корпусом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и повышения эффективности работы клапана,седло выполнено в виде двух зажимных дисков и размещенной между ними упругой эластичной кольцевой диафрагмы, образованной расположенными внахлест секторными элементами со скошенными торцами, причем шар выполнен из материала, удельный вес которого меньше удельного веса промывочной жидкости.

Фиг.З