Циркуляционно-заливочный клапан Советский патент 1992 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к оборудованию для испытания скважин испытателями пластов, в частности к клапанам.

Известен и наиболее распространен циркуляционный клапан гидравлического действия.

Недостатком этого клапана является то, что он спускается в скважину в закрытом положении, поэтому для создания заданной депрессии необходимо доливать трубы с поверхности, что приводит к значительным потерям времени. Также к недостаткам можно отнести наличие срезных шпилек в качестве фиксирующего элемента, которые могут самопроизвольно срезаться при гидроударах столба жидкости в трубах во время СПО,

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заполнения колонны бурильных труб жидкостью, включающее полый корпус с радиальными каналами, концентрично установленную в корпусе полую подпружиненную втулку с седлом под бросовый элемент и радиальными каналами, сообщающимися с радиальными каналами корпуса в крайнем нижнем положении подпружиненной втулки, и установленный в корпусе его радиальными каналами подпружиненный фиксатор, взаимодействующий нижним торцом с подпружиненной Епгулкой в ее крайнем нижнем положении. Фиксатор выполнен в виде установленного на оси рычага, имеющего на взаимодействующем с

xj

Оч

;СЛ Сл) 00

|

подпружиненной втулкой торце уступ, а на противоположном торце - груз, при этом пружина фиксатора размещена между корпусом и грузом, а подпружиненная втулка имеет проточку под уступ рычага,

Однако известное устройство ненадежно при управлении его работой, так как для того чтобы втулка постоянно во время СПО оставалась в крайнем нижнем положении, фиксатор должен ее удерживать, преодолевая усилие пружины, при этом усилие пружины должно быть достаточным, чтобы компенсировать инерционные нагрузки втулки при СПО, вследствие этого на уступе фиксатора будут возникать силы трения, препятствующие его срабатыванию при вращении. Если же пренебречь инерционностью втулки и ослабить пружину, то она будет двигаться во время СПО вниз-вверх и разобьет уступ рычага фиксатора, что выведет клапан из строя. Также существенным недостатком клапана является одноразо- вость его действия, клапан работает по схеме открыт-закрыт-открыт, что снижает его эффективность в аварийных ситуациях.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана путем исключения дополнительной операции по сбрасыванию в трубы специального элемента, а также обеспечения многоразовое™ действия в скважине,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем полый корпус с радиальными каналами,концентричноустановленную в нем.полую втулку с радиальными каналами и фиксаторы, согласно изобретению с внутренней стороны над радиальными каналами в корпусе выполнены боковые и верхние гнезда, в которых установлены боковые фиксаторы в виде плунжера и верхние фиксаторы, при этом полая -втулка, установленная на радиально-упор- ном подшипнике, в нижней части имеет крыльчатку, а в верхней части на торцовой поверхности втулки напротив радиальных каналов выполнены выборки и ниже перпендикулярно им -дифференциальные отверстия, причем уплотнение радиальных каналов втулки выполнено по их периметру.

На фиг. 1 изображен циркуляционно-за- ливочный клапан в закрытом положении; на фиг. 2 - то же, в открытом положении.

Устройство состоит из полого корпуса 1 с радиальными каналами 2, концентрично установленной в нем полой втулки 3 с радиальными каналами 4 и фиксаторов 5 и 6. С внутренней стороны над радиальными каналами 2 в корпусе 1 выполнены боковые 7 и верхние 8 гнезда, вжоторых установлены боковые фиксаторы 5 в виде плунжера и

верхние фиксаторы 6, при этом полая втулка 3, установленная на радиально-упорном подшипнике 9, в нижней части имеет крыльчатку 10, а в верхней части на торцовой

поверхности втулки 3 напротив радиальных каналов 4 выполнены выборки 11 и ниже перпендикулярно им - дифференциальные отверстия 12, причем уплотнение 13 радиальных каналов 4 втулки 3 выполнено по их

0 периметру. Фиксаторы 5 имеют уплотни- тельные кольца 14 и подпружинены пружинами 15, а фиксаторы 6 - пружинами 16. Клапан работает следующим образом. Устанавливается клапан над комплек5 том испытательного инструмента в открытом положении, т, е. каналы 4 и 2 совмещены, и это положение зафиксировано фиксаторами 6, которые прижаты пружинами 16 к выборкам 11. В процессе спуска

0 инструмента происходит заполнение колонны бурильных труб буровым раствором. При достижении расчетной глубины и соответственно расчетного уровня в колонне бурильных труб спуск прекращают и производят

5 закрытие клапана. Для этого вращают колонну бурильных труб ротором вправо, при этом возникают силы, действующие со стороны жидкости на лопатки крыльчатки 10. Вследствие этого крыльчатка 10 и вместе с

0 ней втулка 3 отстают в скорости вращения от корпуса 1, преодолевая усилие пружины 16 фиксаторов 6, которые выходят из выборок 11. При дальнейшем вращении каналы 4 окажутся изолированными от каналов 2

5 уплотнениями 13. Далее произойдет совмещение дифференциальных отверстий 12 втулки 3 с фиксаторами 5, которые под действием пружины 15 войдут в отверстия 12. Таким образом втулка 3 окажется зафикси0 рованной относительно корпуса 1. В этом положении втулки 3 затрубное пространство не сообщается с трубным и доступ бурового раствора в колонну бурильных труб прекращается. Дальнейшие работы по ис5 пытанию скважины производят при закрытом положении клапана.

Для обеспечения циркуляции, обычно это происходит при достижении уровня жидкости в колонне бурильных труб при

0 подъеме инструмента, производят следующие работы. Создают давление в трубах, превышающее затрубное на глубине фиксаторов 5, при этом превышение давления должно быть таким, чтобы обеспечивалось

5 преодолениее усилия пружин 15. Это обеспечит поступательное движение фиксаторов 5 в гнезде 7 и выход их из отверстий 12. Далее при созданном давлении в трубах, с целью удержания боковых фиксаторов 5 утопленными в гнездах 7, начинают вращать колонну бурильных труб и произойдет поворот втулки 3 относительно корпуса 1 на 90°. При совпадении каналов 2 и 4 втулка 3 зафиксируется фиксаторами 6. Совпадение каналов 2 и 4 на устье отмечается падением давления, при этом сигнале сразу прекращают вращение для того, чтобы фиксаторы 6 остались в выборках 11 втулки 3. Это положение втулки 3 соответствует открытому положению клапана.

Таким образом, устройство обеспечивает создание или прекращение связи за- грубье-трубы в любой момент испытания скважины.

Использование изобретения в сравнении с прототипом позволит повысить надежность управления работой клапана, в связи с чем будут устранены повторные спуски испытателя. Кроме того, его применение, в силу неограниченности открытых и закрытых периодов, повышает его эффективность в аварийных ситуациях. Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составит 32240,25 руб на 70 объектов,

Формула изобретения

Циркуляционно-ззливочный клапан, содержащий полый корпус с радиальными каналами, концентричноустановленную в нем

полую втулку с радиальными каналами, верхние и боковые подпружиненные фиксаторы, установленные в корпусе с возможностью взаимодействия с полой

втулкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надёжности работы клапана путем исключения дополнительной операции по сбрасыванию в трубы специального элемента, а также обеспечения многократности действия в скважине, корпус имеет радиально-упорный подшипник, а полая втулка установлена на последнем и выполнена с крыльчаткой, уплотнениями радиальных каналов, с дополнительными

боковыми отверстиями и пазами на верхнем торце, верхние подпружиненные фиксаторы выполнены с возможностью взаимодействия с верхним торцом полой втулки, а боковые - в виде плунжеров и с возможностью установки в дополнительных боковых отверстиях втулки, причем радиальные каналы полой втулки выполнены с возможностью сообщения с радиальными каналами корпуса при размещении верхних фиксаторов в пазах на верхнем торце втулки, а боковые фиксаторы - в дополнительных боковых отверстиях втулки в положении радиальных каналов корпуса за уплотнениями каналов втулки.

Изобретение относится к горной промети и позволяет повысить надежность работы устр-ва при использовании в комплекте испытателя пластов путем исключения дополнительной операции по сбрасыванию в трубы специального элемента, а также обеспечения многоразовости действия в скважине. В полом корпусе с радиальными каналами концентрично установлена полая втулка с радиальными каналами и уплотнениями. Втулка установлена на радиально-упорном подшипнике, выполнена с дополнительными боковыми отверстиями и углублениями на верхнем торце и снабжена крыльчаткой. В корпусе установлены подпружиненные верхние и боковые фиксаторы в виде плунжеров. Устройство работает при периодическом вращении корпуса (труб) и управлении фиксаторами путем создания избыточного давления внутри труб или за ними. Радиальные каналы втулки сообщаются с радиальными каналами корпуса (прямая и обратная промывки) при взаимодействии верхних фиксаторов с углублениями. Боковые фиксаторы взаимодействуют с отверстиями втулки при смещении радиальных каналов за уплотнения каналов, т. е. при перекрытии сообщения между полостью труб и затруб- ным пространством. 2 ил. (Л С