Обратный клапан для обсадных колонн Советский патент 1991 года по МПК E21B34/10 E21B33/14 

яние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама, находящиеся в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаются между витками, опираясь на наклонные стороны смежных витков, с увеличением скорости движения обсадной

колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещается вверх, сжимая пружину 11 вплоть до полного соприкосновения ее витков. Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания и внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.

Изобретение относится к цементированию скважин, а именно к обратному клапану для обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы обратного клапана. Клапан включает корпус 1 с седлом 2 и шаровые затворы 3, дроссель, выполненный в виде диска 4 с центральным 7 и периферийными 5 отверстиями и взаимодействующих с ними подпружиненных жесткой кольцевой перегородки 6 и втулки 8 с торцовым входным отверстием 9 и боковыми окнами 10. Перегородка 6 и втулка 8 подпружинены пружиной 11, размещенной с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхности с наружной поверхностью втулки 8 против боковых окон 10 в ней. Сечение витков пружины выполнено в виде трапеции с большим основанием на внутренней ее поверхности. Угол между сторонами смежных витков равен 12 - 15°, а минимальное расстояние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама, находящиеся в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаются между витками, опираясь на наклонные стороны смежных витков, с увеличением скорости движения обсадной колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещается вверх, сжимая пружину 11 вплоть до полного соприкосновения ее витков. Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания и внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам, применяемым в процессе крепления скважин и предназначенным для снижения гидродинамических давлений на стенки скважин при спуске обсадных колонн, обеспечения регулируемого заполнения спускаемой колонны жидкостью из скважины и предотвращения обратного поступления в колонну тампонажного раствора после вытеснения его в заколонное пространство через башмак колонны.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображен клапан, общий вид, разрез; на фиг. 2 - размещение пружины в исходном положении; на фиг. 3 - положение деталей дросселя при частичном сжатии пружины.

Обратный клапан для обсадных колонн состоит из корпуса 1 с размещенными в нем седлом 2 под шаровой затвор 3, дросселем, выполненным в виде жестко закрепленного в корпусе 1 диска 4 с периферийными отверстиями 5, перекрываемыми жесткой кольцевой перегородкой 6, и центральным осевым каналом 7 для размещения в нем втулки 8 с входным торцовым отверстием 9 и боковыми окнами 10 шириной h. Перегородка 6 и втулка 8 подпружинены пружиной 11, размещенной с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью втулки против боковых окон 10 в ней. Сечение витков пружины 11 выполнено в виде трапеции 12с большим основанием 13 на внутренней поверхности пружины. Минимальное расстояние между соседними витками Змин в исходном положении меньше ширины боковых окон h во втулке 8. Угол «между сторонами смежных витков пружины 11 больше угла естественного откоса частиц выбуренной породы, смоченной буровым раствором (угол /). Принимают значение а™ 12 - 15°, так как для большинства геолого-технических условий проводки скважин этот угол естественного откоса не превышает 6°30 (/ 6°30).

Клапан работает следующим образом. Клапан устанавливают в колонну и спускают с ней в скважину без шара 3. При этом вытесняемый из скважины буровой раствор

разветвляется на два восходящих потока: один из них направлен по затрубью, а другой - в колонну через отверстие 9 и боковые окна 10 между витками пружины 11 (периферийные отверстия 5 при спуске колонны

перекрыты кольцевой перегородкой 6). Находящиеся в буровом растворе твердые частицы шлама либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаются между витками,

опираясь на наклонные стороны смежных витков (фиг. 3). С увеличением скорости движения колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещается вверх,

сжимая пружину вплоть до полного соприкосновения ее витков (фиг. 3). Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания к внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого

бурового раствора. Поскольку поток раствора направляется под шламовые частицы, последние ваообще выталкиваются наружу и удаляются из зазора между витками.

Дальше при уменьшении скорости спуска колонны вплоть до полной остановки для наращивания очередной трубы перепад давления на втулку 8 уменьшается и пружина отжимает ее вниз до исходного положения, позволяя даже при минимальном

перепаде давления перепускать буровой раствор через отверстие 9, а также через просвет между витками пружины и окна 10 до выравнивания уровней жидкости в скважине и колонне. Таким образом обеспечивается автоматическое регулирование поступления зашламленного бурового раствора в колонну.

После спуска обсадной колонны во время последней перед цементированием промывки скважины в колонну пускают шар 3. доставляют его с потоком к клапану и, протолкнув через эластичное седло, заряжают его в рабочее положение для предупреждения обратного перетока жидкости из скважины в колонну.

Полезный эффект от использования предлагаемого клапана выражается в повышении надежности работы дросселя и ша; рового затвора клапана, благодаря чему уменьшаются затраты времени на спуск обсадных колонн за счет исключения остановок процесса для долива колонн жидкостью сверху, а также устраняется необходимость в дополнительных затратах на разбурива- ние цементных стаканов в колонне, образующихся в случаях обратного перетока тампонажного раствора в колонну через неисправный клапан. Формула изобретения Обратный клапан для обсадных колонн, включающий корпус с седлом и шаровым

фиг.2.

Редактор И.Шулла

фиг.З

Составитель М.Кучерявая

Техред М.МоргенталКорректор М.Демчик

затвором, пружину и дроссель, выполненный в виде диска с центральным и перифе0 рийнымиотверстиямии

взаимодействующих с ними подпружиненных жесткой кольцевой перегородки и втулки с торцовым входным отверстием и боковыми окнами, отличающийся тем,

5 что, с целью повышения надежности его работы, пружина размещена с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью втулки против боковых окон в ней, а сечение витков пружины выполнено в виде трапеции с большим основанием на внутренней поверхности пружины, причем угол между сторонами смежных витков равен 12 - 15°, а минимальное расстояние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон во втулке.

8

W