Изобретение относится к области бу- ровой техники и может быть использовано как устройство, предохраняющее трубное пространство бурильной колонны от фонтанирования нефти и газа через него.
Изобретение может применяться в областях техники, где происходит перекачка жидкостей и газа, в качестве обратного клапана в нагнетательных трубопроводахо
Известен клапан, предназначенный для предотвращения выброса промывочной жидкости и пластовых флюидов и содержащий корпус, обойму, запорный элемент с цапфами и узлом фиксации, дросселирующий элемент, а корпус выполнен с пазом, В зависимости от направления потока жидкости клапан открыт или закрыт. Работа клапана осуществляется перемещением обоймы и взаимодействием при этом хвостовика с кулачками, расположенного на цапфе запорного элемента, и выступа на корпусе.
Недостатком этого клапана является то, что дросселирующий элемент перекрывает живое сечение трубного пространства, если он выполнен не эластичным или быстро изнашивается буровым раствором, содержащим абразив в виде кварца,барита и т.д., если он выполнен- эластичным. Кроме того, паз в кор- пусе снижает грузоподъемность клапана, устанавливаемого в верхней части бурильной колонны под ведущей трубой. Так как ведущая труба находится в J скважине, то паз,,ничем не защищенный, забивается породой, что приводит к неработоспособности клапана.
Известен внутренний клапан превен- тора (прототип), предназначенный для пропуска жидкости в одном направлении, содержащий верхнюю и нижнюю втулку,
СО
с
VJ
VI 00 Ю VI
о.
31778
связанные между собой соединительными штоками, а между втулками и штоками находится шаровой элемент, имеющий две канавки, в которые входят / два пальца, закрепленные в отверстиях корпуса Работа клапана сводится к подъему или опусканию втулок вместе с шаровым элементом потоком жидкости и повороту шарового элемента непод- Q викным пальцем за канавку, перемещающуюся мимо него
Недостатком указанного клапана является то, что в случае применения
его в качестве противовыбросового клат|д при этом корпус на внутренней поверх- пана, когда через него будет прокачиваться буровой раствор, содержащий кремний, барит, глину и др„, над его верхней втулкой будут скапливаться указанные компоненты. Это явление бу-20 тельных признаковс
ности имеет вкладыши с наклонными направляющими пазами, для размещения в них цапф поворотной пробки„
Рассмотрим существенность отличиРазмещение пружин и упорных .поверхноетей в изолированных полостях, образованных корпусом и втулками, позволило недопустить попадание осадка из бурового раствора под упорные поверхности втулок, тем самым гарантируется постоянная величина хода поворотной пробки, а соответственно, полное открытие и закрытие клапана„ Для того, чтобы в полости при работе клапана не возникало избыточного давления или разряжения, что обеспечивает ее изолированность, необходимо входное и выходное отверстие в полости, в которых установлена цилиндрическая втулка, иметь равного диаметра. Тогда изменения объема полости при перемещении втулки происходить не будет, что облег чает изоляцию путем установки уплот- нительных колец,, Изготовление поворотной пробки с цапфами и корпус на внутренней поверхности имеет вкладыш - с наклонными пазами для размещения в них цапф поворотной пробки,позволило усилить корпус, сделав его целиковым (без отверстий под пальцы и резьбовые втулки), и за счет этого увеличить j надежность клапана.
дет происходить потому, что после открытия клапана, когда верхняя и ниж- i няя втулка сожмут пружину, между верхней втулкой и корпусом образуется застойная кольцевая полость, в кото- 25 рой и будет отстаиваться осадок из бурового раствора. Особенно интенсивно этот осадок будет оседать в углах, т„ко турбулентное движение жидкости будет выносить его из средней части 30 полостио Поэтому, когда клапан будет закрываться, этот осадок не даст ему закрыться полностью и явится клином между втулкой и корпусом. Кроме того, через отверстия, выполненные в резьбо - вом кольце, которые служат для перето ка жидкости из полости, где находится г, пружина, будет попадать буровой раствор в указанную полость при закрытии клалана о Осаждение осадка в этой по- о лости может не позволить осуществиться нормальной работе клапана. Применение пальцев, установленных в отверстия, выполненные в корпусе, для взаимодействия с шаровым элементом снижают 5 прочностную надежность корпуса Указанные недостатки ведут к снижению надежности клапана как устройства
Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет возможности уменьшения накопления л абразивных частиц при прокачке бурового раствора при одновременном упрощении конструкции Поставленная цель Достигается тем, что в противовыбросо- вом клапане, содержащем корпус, пово ротную пробку, установленную между верхней и нижней подпружиненной втулками, и уплотнительные элементы, каж50
5
дая цилиндрическая втулка выполнена по всей длине одного диаметра с упорами на наружной поверхности, при ч этом жесткость пружины верхней втулки меньше жесткости пружины нижней втулки,а корпус выполнен по внутренней поверхности ступенчатым и снабжен кольцевым выступом в нижней части, кроме этого корпус и втулки образуют герметичные кольцевые канавки, в которых размещены пружины с возможностью взаимодействия с упорами и корпусом, поворотная пробка имеет две цапфы,
при этом корпус на внутренней поверх- тельных признаковс
ности имеет вкладыши с наклонными направляющими пазами, для размещения в них цапф поворотной пробки„
Рассмотрим существенность отличид при этом корпус на внутренней поверх- 0 тельных признаковс
50 - о. 550
55
Размещение пружин и упорных .поверх ноетей в изолированных полостях, образованных корпусом и втулками, позволило недопустить попадание осадка из бурового раствора под упорные поверхности втулок, тем самым гарантируется постоянная величина хода поворотной пробки, а соответственно, полное открытие и закрытие клапана„ Для того, чтобы в полости при работе клапана не возникало избыточного давления или разряжения, что обеспечивает ее изолированность, необходимо входное и выходное отверстие в полости, в которых установлена цилиндрическая втулка, иметь равного диаметра. Тогда изменения объема полости при перемещении втулки происходить не будет, что облегчает изоляцию путем установки уплот- нительных колец,, Изготовление поворотной пробки с цапфами и корпус на внутренней поверхности имеет вкладыш - с наклонными пазами для размещения в них цапф поворотной пробки,позволило усилить корпус, сделав его целиковым (без отверстий под пальцы и резьбовые втулки), и за счет этого увеличить j надежность клапана.
таким образом, заявленный противо- выбросовый клапан по отношению к известным аналогичным устройствам соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод ; об отсутствии в них признаков,сходных i с существенными, отличительными прРГзна - ками в заявляемом устройстве, а это свидетельствует о том, что отличитель- ные признаки заявляемого решения соот
к
ветствуют критерию существенные отличия.
На фиг0 1 изображен клапан, разрез; на фиг о 2 - сечение А-А по оси
рец 6 втулки 0 Пробка 13, втулки 2 и 3 переместятся вниз на ход К, при этом пружина 7 подожмет втулку 2 к по воротной пробке 13° Перемещение пово- поворотной пробки; на фиг0 3 поло- ротной пробки 13 с втулками 2 и 3 бу- жение поворотной пробки по отношению дет происходить до взаимодействия по- к двум вкладышам с направляющими па- верхности 12 втулки 3 с корпусом 10 зами; на фиг„ Д - разрез Б-Б поворот- Во время перемещения поворотная проб- ной пробки по отношению к двум вкла- ю ka 13 будет вращаться за счет взаимо- дышам с направляющими пазами; на действия цапф и 15 с направляющими фиг„ 5 - поворотная пробка; на фиг06- вид В на поворотную пробку.
Предлагаемый противовыбросовый клапан включает корпус 1, в котором ус- § да он открыт, начнется нефтегазопрояв- тановлены цилиндрические втулки 2 и 3 ление, которое будет передавливать с возможностью их перемещения на ход поток промывочной жидкости, то оно Н. Между корпусом 1 и цилиндрически- будет воздействовать на торец 7 втул- ми втулками 2 и 3 имеются изолирован- ки 3 и дополнительно с пружиной 8 (бо- ные полости и 5, которые герметизи- 20 лее сильной, чем пружина 7) будет
пазами 20 и 21 вкладышей 18 и 17 В конце хода пробки 13 клапан откроется Если во время работы клапана, когруются уплотнениями 6. Втулки 2 и 3 подпружинены относительно корпуса 1 пружинами 7 и 8, установленными на упорах 9 И 100 На втулках 2 и 3 имеются упорные поверхности 11 и 12, находящиеся в изолированных полостях 4 и 5о Усилие пружины 8 больше усилия пружины 7. Поворотная пробка 13 находится между втулками 2 и 3, имеет цапфы 1 и 15 и параллельные между собой плоскости 16 и 17о Между плоскостями 16 и 17 и корпусом 1 установлены вкладыши 18 и 19 Вкладыши 18 и 19 имеют направляющие пазы 20 и 21,
перемещать втулки 2 и 3 вместе с поворотной пробкой 13 ввергх до упора по- верхностыо 11 в корпус 1. Во время перемещения поворотной пробки 13 она
25 повернется вокруг своей оси 25 за счет взаимодействия цапф 14 и 15с пазами 20 и 21„ Клапан закроетсяа Будет предотвращен выброс нефти или газа из скважиныа После окончания бурения кла30 пан удаляется из скважины
Использование предлагаемого проти- вовыбросового клапана учитывая значительные затраты на ликвидацию фонтанов, позволит получить экономический
в которые цапфами 1А и 15 установлена 3& эффект, исходя из средних затрат на поворотная пробка 13 Параллельные ликвидацию таких аварий в СССР плоскости 16 и 17 параллельны оси 22
62,5 тыс. руб0 в год на одно изделие Формула изобретения
отверстия 23 поворотной пробки 13, а ось 2k цапф Т и 15 перпендикулярна плоскостям 16 и 17 и от оси 25 поворотной пробки 17 находится с эксцентриситетом Z под углом V к оси 22 отверстия 23° Пт величины эксцентри62,5 тыс. руб0 в год на одно изделие Формула изобретения
40
Противовыбросовый клапан сквакин- ного оборудования, содержащий корпус, поворотную пробку, установленную между .верхней и нижней подпружиненной лок 2 и 3 и поворотной пробки 13 втулками, и уплотнительные элементы, мывочная жидкость и нефтегазопроявле- отличающийся тем, что, с ние имеет возможность взаимодейство- целью повышения надежности клапана путем уменьшения накопления абразивных частиц при перекачке бурового раствора
Клапан работает следующим образом RQ при одновременном упрощении конструк- В исходном положении клапан уста- ции, верхняя и нижняя втулки выполнены по всей длине одного диаметра и с упорами по наружной поверхности, верхняя втулка выполнена подпружиненной,
ситета Z зависит величина хода Н втувать с поворотной пробкой 13 и торцами 26 и 27 втулок 2 и 3
навливается в буровую колонну за долотом и в скважине находится в закрытом положении, при этом поворотная
пробка 13, втулки 2,3 пружиной 8 при- gg причем жесткость ее пружины меньше, жимают к корпусу 1 упорной поверх- чем жесткость пружины нижней втулки,
рец 6 втулки 0 Пробка 13, втулки 2 и 3 переместятся вниз на ход К, при этом пружина 7 подожмет втулку 2 к по воротной пробке 13° Перемещение пово- ротной пробки 13 с втулками 2 и 3 бу- дет происходить до взаимодействия по- верхности 12 втулки 3 с корпусом 10 Во время перемещения поворотная проб- ka 13 будет вращаться за счет взаимо- действия цапф и 15 с направляющими
да он открыт, начнется нефтегазопрояв- ление, которое будет передавливать поток промывочной жидкости, то оно будет воздействовать на торец 7 втул- ки 3 и дополнительно с пружиной 8 (бо- лее сильной, чем пружина 7) будет
пазами 20 и 21 вкладышей 18 и 17 В конце хода пробки 13 клапан откроется Если во время работы клапана, когперемещать втулки 2 и 3 вместе с поворотной пробкой 13 ввергх до упора по- верхностыо 11 в корпус 1. Во время перемещения поворотной пробки 13 она
повернется вокруг своей оси 25 за счет взаимодействия цапф 14 и 15с пазами 20 и 21„ Клапан закроетсяа Будет предотвращен выброс нефти или газа из скважиныа После окончания бурения клапан удаляется из скважины
Использование предлагаемого проти- вовыбросового клапана учитывая значительные затраты на ликвидацию фонтанов, позволит получить экономический
эффект, исходя из средних затрат на ликвидацию таких аварий в СССР
эффект, исходя из средних затрат на ликвидацию таких аварий в СССР
62,5 тыс. руб0 в год на одно изделие Формула изобретения
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Гидравлическое устройство | 1980 |
|
SU973790A1 |
БУРОВОЙ СНАРЯД | 1996 |
|
RU2158344C2 |
Башмак направляющий для установки профильного перекрывателя в скважине | 2019 |
|
RU2720728C1 |
ОБРАТНЫЙ КЛАПАН | 2016 |
|
RU2641146C2 |
Устройство для ликвидации при-XBATA КОлОННы ТРуб B СКВАжиНЕ | 1975 |
|
SU832043A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНАХ | 2003 |
|
RU2249094C1 |
ТАМПОНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО | 1992 |
|
RU2066732C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОТАЙНОЙ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ | 2015 |
|
RU2584258C1 |
ПАКЕР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ | 2020 |
|
RU2749366C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ И ГЕРМЕТИЗАЦИИ ХВОСТОВИКА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ | 2008 |
|
RU2377391C1 |
Предохраняет трубное пространство бурильной колонны от восходящего потока флюида. Уменьшает накопление абразивных частиц при прокачке бурового раствора Содержит корпус, две подвижные цилиндрические втулки. Пружины, поджимающие втулки,расположены в замкнутых полостях и защищены с помощью уплотнений от попадания абразивных частиц бурового раствора Поворотная пробка перемещается вдоль оси корпуса с помощью цапф, контактирующих с наклонными пазами на внутренней поверхности корпуса. 6 ил.
ностыо 11 о R случае подачи промывочной жидкости через клапан она воздей- - ствует на поворотную пробку 13 и токорпус выполнен по внутренней поверхности ступенчатым и снабжен кольцевым выступом в нижней части, при этом корпус и втулки образуют герметичные кольцевые полости, в которых размещены пружины с возможностью взаимодействия с упорами и корпусом, поворотная ,
ЛромыВочная жидкость
Нефще- газопроябление
Фие.г
пробка выполнена с цапфами,а корпус на внутренней поверхности имеет вкла дыши с наклонными пазами для размеще ния в них цапф поворотной пробки„
А-А
18
т
19
IS
Фиг. 2
У
Фиг.З
6-6
#
Фиг А
ss
Jy
/ 1U
/;р 4Ъе.6
Патент США Г 4660596, кл„ F 16 К 5/06, 1986. |
Авторы
Даты
1992-11-30—Публикация
1991-09-06—Подача