Циркуляционный клапан для испытания пластов Советский патент 1992 года по МПК E21B49/00 E21B34/10 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам, работающим с пластоиспытательным оборудованием, спускаемым в скважину на бурильных трубах. Эти устройства предназначены для проведения прямой или обратной циркуляции после завершения испытания.

Известен циркуляционный клапан, включающий корпус с радиальными отверстиями, размещенный в корпусе полый шток, гидравлический тормоз им уплотни- тельные элементы.

Однако в указанном клапане радиальные циркуляционные отверстия открываются медленно за счет наличия гидравлического тормоза, вследствие чего они подвержены разрушению промывочной жидкостью. Кроме того, шток этого клапана но имеет фиксации в открытом положении, что приводит к самопроизвольному закрытию клапана от действия потока промывочной жидкости при обратной циркуляции.

Наиболее близким к предлагаемому является циркуляционный клапан, включающий корпус с радиальными перепускными отверстиями, размещенный в корпусе полый шток, гидравлический тормоз и герметизирующие элементы.

Недостатки этого клапана - медленное открытие радиальных отверстий и отсутствие надежной фиксации штока в открытом положении клапана.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана путем предотвращения размыва радиальных перепускных отверстий, а также самопроизвольного закрытия клапана от действия потока промывочной жидкости при обратной промывке скважины.

Указанная цель достигается тем, что циркуляционный клапан , включающий полый цилиндрический корпус с радиальными перепускными отверстиями и жестко связанными с ним верхним и нижним переводниками, размещенные концентрично в корпусе полый шток, тормозная камера с поршнем и уплотнительные элементы, тормозная камера в средней части на 0,33-0,40 длины ее внутренней посадочной поверхности выполнена с продольными пазами, а нихсний переводник - расточкой на внутренней поверхности, причем шток имеет на нижнем конце цангу с кольцевым выступом на конце, размещенным в расточке нижнего переводника в открытом положении клапана.

На фиг.1 изображен циркуляционный клапан в закрытом положении, разрез; на фиг.2 - то же, в открытом положении; на

фиг.З - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.4 - узел

Iна фиг.1; на фиг.5 - узел 2 на фиг.1; на фиг.6 - то же, при открытом положении циркуляционных отверстий.

Клапан состоит из корпуса, собранного

из верхнего переводника 1 с посадочной поверхностью а (фиг.2), трубы 2 с перепускными отверстиями 3 и концевыми резьбами

4тормозной камеры 5 с внутренней поса- 0 дочной поверхностью b разделенной на два

участка т и In (фиг.4), причем на участке длиной In выполнены продольные пазы 6. С тормозной камерой 5 соединен нижний переводник 7 с расточкой 8 и отверстиями 9 5 для заполнения полости 10 камеры 5 тормозной жидкостью.

В корпусе клапана размещены поршень

I1с уплотнительными кольцами 12 и соединенные с ним посредством резьб 13-15 шток

0 16с уплотнительным торцом 17, шток 18 и пружинная цанга 19 с выступами 20, выполненными в нижней части цанги 19, взаимодействующими с расточкой 8, выполненной в нижней части переводника 7 (фиг,2). На

5 штоке 18 установлено тормозное устройство, состоящее из поршней 21,22 и стержней 23. Тормозное устройство фиксируется от осевых перемещений хомутом 24, в верхней части камеры 5 установлен разделительный

0 плавающий поршень 25 с уплотнительными кольцами 26 и 27, зафиксированный от перемещения вверх ввернутой в камеру 5 гильзой 28 с расточкой 29, взаимодействующей с поршнем 11 (фиг.2). Нижняя часть

5 камеры 5 герметизируется уплотнительными кольцами 30. Для заполнения камеры тормозной жидкостью предусмотрены два резьбовых отверстия с пробками 31. Длин а участка т (фиг.4) внутренней по0 садочной поверхности b тормозной камеры

5равна длине h посадочной поверхности в переводнике 1 (фиг.5). Длина In участка посадочной поверхности b с продольными пазами должны быть достаточной для

5 свободного перемещения вниз поршня 11 на расстояние Ic (фиг.6).

С целью повышения надежности работы циркуляционного клапана за счет устранения явления заклинивания и размыва

0 поршня 11 отношение длины участка ln к общей длине H+ln посадочной поверхности b находится в интервале 0,33-0,40.

Клапан работает следующим образом, В процессе спуска в скважину колонны

5 бурильных труб с клапаном поршень 11 со штоками 16, 18 и цангой 19 находятся в верхнем положении (фиг.1) за счет действия на них выталкивающего усилия вследствие разницы сечения площади поршня 11 и штока 18 и разницы величин давлений в затрубном и трубном пространствах, т.е. спуск клапана происходит в положение Закрыто. В случае кратковременного изменения давлений наличия гидравлического тормоза (21, 22,23) препятствует открытию клапана.

Для открытия клапана с целью проведения циркуляции в полости бурильных труб на несколько минут создают давление, превышающее давление в затрубном пространстве. В результате возникает усилие, перемещающее поршень 11 из верхнего положения в расточку 29 гильзы 28. При этом происходит сообщение трубного пространства с затрубным через отверстия 3 (фиг.2).

Мгновенное открытие клапана обеспе- чивается выполненными на внутренней поверхности камеры 5 продольными пазами 6. которые выключают гидравлический тормоз клапана, т.е. происходит свободный переток тормозной жидкости по пазам 6 после входа в их зону тормозного устройства (21,22,23), Самопроизвольное закрытие клапана под воздействием потока промывочной жидкости предотвращается взаимодействием выступа 20 пружинной цанги 19с расточкой 8 переводника 7.

Использование изобретения позволяет повысить продолжительность срока эксплуатации циркуляционного клапана за счет предотвращения разрушения (размыва) ра-

диальных промывочных отверстий; увеличить процент удачных проведений работ (от- крытий клапана) за счет устранения преждевременного закрытия циркуляционного клапана, а также обеспечить безопасное проведение работ по подъему бурильных труб за счет предотвращения загрязнения буровой установки пластовым флюидом (подъем бурильных труб без сифона после выравнивания давлений в затрубном и трубном пространствах). Формула изобретения Циркуляционный клапан для испытания пластов содержащий полый цилиндрический корпус с радиальными перепускными отверстиями и жестко связанными с ним верхним и нижним переводниками, разме- щек-ные концентрично в корпусе попый шток, тормозная камера с поршнем и уплот- нительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы клапана, тормозная камера в средней части на 0,33-0,40 длины ее внутренней посадочной поверхности выполнена с продольными пазами, а нижний переводник - с расточкой на внутренней поверхности, причем шток имеет на нижнем конце цангу с кольцевым выступом на конце, размещенным в расточке нижнего переводника в открытом положении клапана.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для проведения прямой и обратной циркуляции после завершения испытания, и позволяет повысить надежность работы клапана и предотвратить разрушение радиальных отверстий. Циркулирующий клапан состоит из корпуса с радиальными перепускными отверстиями 3. В корпусе размещен полый шток 16 с поршнем 11 и гидравлический тормоз 5. На 0,33-0,40 длины внутренней поверхности гидравлической тормозной камеры 5 выполнены продольные пазы 6. Шток клапана снабжен цангой 19 с выступом 20, взаимодействующим с расточкой 8 в корпусе, Для открытия клапана создают давление в трубах, превышающее, давление в затрубном пространстве. При этом возникает усилие, перемещающее поршень 11 из верхнего положения в нижнее, в результате чего происходит сообщение трубного и затрубного пространства через отверстие 3. Выполнение пазов 6 на поверхности камеры 5 позволяет свободно перетекать тормозной жидкости, что обеспечивает мгновенное открытие клапана. Самопроизвольное закрытие последнего предотвращается взаимодействием выступа 20 с расточкой 8 в корпусе. 6 ил. 8 (Л Фиг

8Мг6Ш

со

т

S S

«-

Г

4

9Ъг.4