Переливной клапан бурильной колонны Советский патент 1991 года по МПК E21B4/00 E21B21/10 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к переливным клапанам для забойных механизмов, и предназначено для гидравлического сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при спуско-подъ- емных операциях и разобщения этих полостей при работе забойных механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности работы и долговечности.

На фиг. 1 изображен переливной клапан бурильной колонны с вырезанной 1/4 частью, общий вид: на фиг.2 - вариант возможного исполнения переливного клапана бурильной колонны, разрез; на фиг.З - сечения А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5 и 6 - варианты возможного исполнения клапана, разрез.

Переливной клапан бурильной колонны содержит полый корпус 1, имеющий боковые отверстия 2 и седло 3. Внутри корпуса 1 установлен запорный элемент в виде закрепленной в корпусе 1 одним концом эластичной упругой гильзы 4, свободный конец которой перекрывает с зазором а зону b боковых отверстий 2, зону с части корпуса 1 и зону е седла 3.

На свободном конце эластичная упругая гильза 4 имеет конфузор бив местах взаимодействия с боковыми отверстиями 2 корпуса 1 содержит заслонку 6 .котбрая может быть установлена снаружи, внутри или в теле эластичной упругой гильзы 4.

Внутри эластичной упругой гильзы 4 в зоне b боковых отверстий 2 установлен кожух 7, который закрепляет ее в корпусе 1 и предохраняет от разрушения промывочной жидкостью. Для подсоединения к бурильной колонне переливной клапан имеет внутреннюю и наружную конические резьбы.

Переливной клапан бурильной колонны работает следующим образом.

При небольших перепадах давления внутри переливного клапана бурильной колонны и снаружи (в затрубном пространстве) промывочная жидкость свободно перетекает из одной части в другую вследствие малого гидравлического сопротивления.

При увеличении перепада давления скорость движения промывочной жидкости в зазоре а возрастает, давление падает.

После достижения определенного предела дальнейшее возрастание давления внутри переливного клапана бурильной колонны приводит к расширению конфузора 5 эластичной упругой гильзы 4 и перекрытию зазора а в зоне е седла 3, затем в зоне с части корпуса 1 и в последнюю очередь в зоне b боковых отверстий 2, т.е. переливной

клапан бурильной колонны полностью закрывается.

При работе забойных механизмов переливной клапан бурильной колонны закрыт,

промывочная жидкость под давлением протекает с малым гидравлическим сопротивлением через центральную часть клапана, постоянно воздействует на конфузор 5, заставляя его расширяться, а свободный ко0 нец эластичной упругой гильзы 4 прижиматься к корпусу 1 в зоне е седла 3.

Заслонка б предотвращает разрушение эластичной упругой гильзы 4 в местах взаимодействия ее с кромками боковых отвер5 стий 2 корпуса 1 при больших перепадах давления.

Кожух 7 несколько задерживает закрытие клапана в зоне b боковых отверстий 2, препятствует прохождению крупных кусков

0 выбуренной породы из затрубного пространства в зазор а и внутрь переливного клапана бурильной колонны, а также предотвращает обратный прогиб свободного конца эластичной упругой гильзы 4 при пе5 ретоке жидкости из затрубного пространства внутрь переливного клапана бурильной колонны.

Боковые отверстия 2 корпуса 1, выполненные в виде щелей, увеличивают проход0 ное сечение, уменьшая гидравлическое сопротивление перетоку жидкости и не допускают попадания крупных кусков выбуренной породы в зазор а.

В результате выполнения запорного

5 элемента в виде эластичной упругой гильзы 4 освобождается центральная часть клапана для прохода промывочной жидкости, уменьшается гидравлическое сопротивление клапана, уменьшается износ деталей,

0 повышается надежность и долговечность клапана.

Закрепление в корпусе 1 одним концом и перекрытие свободным концом эластичной упругой гильзы 4 зоны b боковых отвер5 стий 2, зоны с части корпуса 1 и зоны е седла 3 с зазором а создает возможность свободного перетока промывочной жидкости по зазору а и боковым отверстиям 2 корпуса 1, а при работе забойных механизмов - надеж0 ного запирания клапана в трех местах самостоятельно в зонах е, с и Ь. Это повышает герметичность клапана, обеспечивая надежность работы и долговечность.

При движении промывочной жидкости

5 по переливному клапану бурильной колонны конфузор 5, выполненный на свободном конце эластичной упругой гильзы 4 в зоне е седла 3, создает возможность разобщения внутренней полости от затрубного пространства, а также создает необходимые и

достаточные условия для запирания и герметизации переливного клапана бурильной колонны. Это обеспечивает надежную работу и долговечность.

Заслонки 6 в эластичной упругой гильзе 4 предотвращают преждевременное разрушение эластичной упругой гильзы 4 в местах взаимодействия их с кромками боковых отверстий 2 корпуса 1 под действием больших перепадов давлений.

Кожух 7, установленный внутри эластичной упругой гильзы 4 во взаимодействии с ней, несколько задерживает закрытие переливного клапана бурильной колонны в зоне b боковых отверстий 2 корпуса 1 благодаря чему промывочная жидкость, находящаяся в зазоре а, вместе с попавшими туда кусочками выбуренной породы под действием перепада давления выжимается из зазора а зоны с части корпуса 1 в открытые боковые отверстия 2.

Кожух 7 во взаимодействии с боковыми отверстиями 2 корпуса 1, выполненными в виде щелей, препятствует прохождению крупных твердых кусков выбуренной породы из затрубного пространства внутрь переливного клапана бурильной колонны. Это предотвращает шламование и уменьшает износ деталей.

Возможны варианты выполнения переливного клапана бурильной колонны. Например, кожух 7 может быть установлен снаружи эластичной упругой гильзы 4 (фиг.2). В этом случае уплотнение в зоне b осуществляется эластичной упругой гильзой 4 по зазору а в. месте между нижним концом кожуха 7 и корпусом 1.

Седло 3 может быть выполнено как с конической (фиг.1), цилиндрической внутренней поверхностью (фиг.2), так и с другими формами поверхностей, например со сложной поверхностью (фиг.5).

Заслонка б эластичной упругой гильзы 4 может быть выполнена в виде разрезного упругого кольца (фиг.б).

Кроме того, возвожны и другие варианты исполнения переливного клапана бурильной колонны.

Таким образом предлагаемый переливной клапан бурильной колонны по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества. Отсутствуют трущиеся и перемещающиеся с трением детали, уменьшается гидравлическое сопротивление, исключается интенсивный износ деталей. Высокая герметичность запирания за счет тройного уплотнения исключает непроизводительные протоки промывочной жидкости и связанные с ними промывы и преждевременные разрушения деталей.

Сокращается возможность шламова- ния, обеспечивается возможность введения

внутрь бурильной колонны измерительных приборов.

В результате этого повышается надежность работы и долговечность переливного клапана бурильной колонны, усредненная

долговечность которого по сравнению с известным увеличивается в 5-6 раз. Кроме того вследствие простоты конструкции предлагаемый переливной клапан бурильной колонны по сравнению с известным имеет

меньшую трудоемкость, а также стоимость изготовления.

Формула изобретения 1. Переливной клапан бурильной колонны, содержащий полый корпус с боковыми

отверстиями, седло и запорный элемент, установленный внутри корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и долговечности, запорный элемент выполнен в виде эластичной упругой гильзы, закрепленной в корпусе одним концом, перекрывающей с зазором зоны боковых отверстий, части корпуса и седла, и на N свободном конце эластичной упругой гильзы в зоне седла выполнен конфузор.

2. Переливной клапан по п.2, отличающийся тем, что, в местах взаимодействия с боковыми отверстиями корпуса эластичная упругая гильза содержит заслонку.

3.Переливной клапан по пп.1 и 2. о т л- ичающийся тем, что в зоне боковых

отверстий корпуса он содержит кожух.

4.Переливной клапан по пп.1-3, отличающийся тем, что, боковые отверстия корпуса выполнены в виде щелей.

ем со ю г- in

tO

v.

, :.-, ЛУУ Л ™К ™1&УЖ

T 5 JK$yk$ y.

ез ъ

ta g

I

I

Изобретение относится к области бурильной техники и предназначено для гидравлического сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством. Цель изобретения - повышение надежности работы и долговечности. Клапан содержит полый корпус (К) 1 с седлом (С) 3 и боковыми отверстиями 2 в виде изделий, в зоне b которых имеется кожух 7. Внутри К 1 установлен запорный элемент, выполненный в виде гильзы (П 4, одним концом закрепленной а К 1, перекрывающей с зазором а зоны b отверстий 2, части К 1 и седла 3. На свободном конце Г 4 в зоне е С 3 выполнен конфузор 5. В местах взаимодействия с отверстиями 2 Г 4 имеет заслонку 6. которая предотвращает преждевременное разрушение Г 4 в местах взаимодействия их с кромками отверстий 2. При небольших перепадах давления внутри клапана колонны и снаружи промысочная жидкость свободно протекает из одкой части в другую вследствие малого гидравлического сопротивления. После достижения определенного предела дальнейшее возрастание давления приводит к расширению конфузора 5 и перекрытию зазора а в зоне е С 3. Затем происходит перекрытие в зоне е части К 1 и в последнюю очередь в зоне b отверстий 2, т.е. клапан полностью закрывается. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. Ј О ел ел 00 N)