Обратный клапан для бурильной колонны Советский патент 1992 года по МПК E21B34/10 

Изобретение относится к бурению глу-- боких скважин, а более конкретно к обратным клапанам, устанавливаемым в бурильной колонне с целью недопущения выброса через трубы бурового раствора и пластовых флюидов при нефтегазопроявле- ниях и открытых фонтанах.

Известен обратный клапан для бурильной колонны, включающий полый корпус, установленные друг над другом в полости корпуса седло и подпружиненный запорный элемент, расположенную концентрично в полости корпуса подвижную в осевом направлении гильзу с уплотнениями 1.

Наиболее близким к предлагаемому является обратный клапан для бурильной колонны, включающий полый корпус, установленные друг над другом в полости корпуса седло и подпружиненный запорный элемент, расположенную концентрично в полости корпуса подвижную в осевом направлении гильзу с буртом в верхней части и уплотнениями 2.

Недостатком известного устройства является его сложность конструкции. Клапан не обеспечивает перекрытие канала бурильной колонны в случае возникновения проявления при спуске труб в скважину. Из-за наличия сужений в струйном насосе возникают большие гидравлические сопротивления в клапане в процессе бурения скважины.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что в обратном клапане для бурильной колонны, включающем полый корпус, установленные друг над другом в полости корпуса седло и подпружиненный запорный элемент, расположенную концентрично в полости корпуса подвижную в осевом направлении гильзу с буртом в верхней части и уплотнениями, оно

ч о о о ю ю

снабжено установленным на внутренней поверхности корпуса над седлом центрирующим кольцом, гильза по всей длине образует с внутренней поверхностью корпуса и седла зазор, бурт гильзы выполнен коническим, а корпус над седлом имеет для взаимодействия с ним ответную коническую поверхность.

На фиг.1 схематично показан обратный клапан в исходном положении; на фиг,2 - то же. в закрытом состоянии.

Обратный клапан состоит из полого корпуса 1, подвижной гильзы 2, седла 3 и подпружиненного запорного элемента 4 (фиг.1).

Корпус 1 выполнен с осевым каналом 5 и состоит из двух переводников 1 а и 1 б, соединенных между собой резьбой. Верхний переводник имеет кольцевую проточку G, образующую в нижней части коническую поверхность в виде уступа 7. Нижний переводник выполнен с уши- рением 8, в котором размещен запорный элемент 4, выполненный в виде откидного клапана.

Подвижная гильза 2 установлена в осевом канале 5 и образует по всей длине с внутренней поверхностью корпуса 1 и седла 3 зазор Л Верх гильзы 2 выполнен в виде конического бурта 9, коническая поверхность которого взаимодействует с ответной ей конической поверхностью уступа 7 корпуса 1, За счет такого выполнения обеспечивается самоцентрация подвижной гильзы в процессе бурения и промывки скважины. На нижнем торце бурта 9 размещено уплот- нительнЧэе кольцо 10, которое одновременно выполняет роль амортизатора. Подвижная гильза 2 расположена в полости корпуса 1 концснтрично и подвижна в осевом направлении.

Между переводниками и установлено седло 3 с уплотнением 11, обеспечивающим герметичность его установки. Над седлом 3 на внутренней поверхности корпуса 1 установлено центрирующее кольцо 12, обеспечивающую дополнительную центрацию подвижной гильзы в процессе бурения. Одновременно центрирующее кольцо 12 обеспечивает центрацию подвижной гильзы 2 в момент ее подъема вверх. Запорный элемент 4 укреплен на нижнем торце седла 3 и подпружинен с помощью пружины 13.

Обратный клапан работает следующим образом.

Клапан устанавливают в бурильной колонне на заданной глубине. В процессе спуска бурильной колонны подвижная гильза 2 находится в нижнем положении (см. фиг.1).

Так как скорость спуска бурильной колонны не превышает 2-2-5 м/с, а клапан настраивается на его закрытие при скорости жидкости не менее 3 м/с, то подвижная гильза 2 постоянно находится в нижнем положении.

При включении циркуляции промывочная жидкость за счет перепада давления дополнительно прижимает подвижную гильзу к конусной поверхности уступа 7 корпуса 1. При этом вся промывочная жидкость проходит только через подвижную гильзу 2.

В начальный момент нефтегазоводоп- роявления, когда скорость обратного потока, проходящего через гильзу 2 вверх, небольшая, она находится в нижнем положении. Но как только скорость обратного потока достигает 3 м/с, гильза 2 поднимается вверх и освобождает запорный элемент 4, который под силой упругости пружины 13 отжимается и перекрывает седло 3. В результате истечение потока через гильзу 2 и бурильную колонну прекращается (фиг.2). Для открытия обратного клапана сверху создают избыточное давление над запорным элементом 4. Элемент 4 поворачивается на

своей оси, подвижная гильза 2 вновь опускается в нижнее положение (фиг.1).

Технико-экономическая эффективность обратного клапана определяется простотой его конструкции, высокой надежностью его

работы, а также предотвращением аварийных ситуаций из-за нефтегазоводопроявле- ний через колонну бурильных труб во время ее спуска в скважину,

Формула изобретения

Обратный клапан для бурильной колонны, включающий полый корпус, установленные друг под другом в полости корпуса седло и подпружиненный запорный элемент, расположенную концентрично в полости корпуса подвижную в осевом направлении гильзу с буртом в верхней части и уплотнениями, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен установленным на внутренней

поверхности корпуса над седлом центрирующим кольцом, гильза по всей длине образует с внутренней поверхностью корпуса и седла зазор, бурт гильзы выполнен коническим, а корпус над седлом имеет для взаи5 модействия с ним ответную коническую поверхность.

К

la

Использование: для оснащения бурильной колонны с целью предотвращения выброса через трубы бурового раствора в процессе бурения скважин. Сущность изобретения: обратный клапан содержит полый корпус с установленными в его полости подвижной гильзой, седлом и подпружиненным запорным элементом. В начальный момент гильза находится в полости корпуса в нижнем положении. При возрастании скорости обратного потока выше допустимого гильза поднимается, освобождая запорный элемент, который перекрывает седло, предотвращая истечение обратного потока бурового раствора через трубы. Для открытия обратного клапана сверху создают избыточное давление, гильза опускается, открывает и фиксирует запорный элемент. 2 ил.

ФигЛ

Фиг2