Клапан обратный для бурильных колонн Советский патент 1993 года по МПК E21B21/10 E21B34/06 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для предотвращения зашламления турбобура и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения.

Известен поплавковый клапан для бу- рильных труб (патент № 2 063821, США, 1935 г.). Клапан имеет составной корпус и ртьем- ные элементы, полость для седла с уплотни- тельной втулкой и тарелки запорного органа. Седло имеет отверстия для промы- вочной Жидкости с перемычками между ними. На шток клапана надета пружина и корпус пружины и закреплены крепежными элементами. Корпус пружины надет на центральную втулку седла и защищает пружину от эрозионного износа. Упругая втулка надета на седло до упора во фланец, контактирует с корпусом и создает хорошую герметичность. Недостатком клапана является ограниченная длительность работы.

Более близким по технической сущности к данному изобретению является клапан

обратный для бурильных колонн. Клапан имеет составной корпус, запорный узел, защитную втулку. Клапан имеет хорошую герметичность. Недостатком клапана является недостаточно большая длительность работы.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и увеличение долговечности и надежности работы клапана.

Указанная цель достигается тем, что клапан обратный снабжен гайкой с коническим выступом, установленным на штоке между направляющим стаканом и тарелкой, держатель имеет внутреннюю полость, открытую сверху, направляющий стакан размещен во внутренней полости держателя с возможностью осевого перемещения, в тарелке выполнено коническое углубление, а конический выступ гайки размещен в коническом углублении тарелки с возможностью взаимодействия своей конической поверхностью с поверхностью конического углубления, при этом наружный размер гайки

е

VI 00 00

ю

Ю

превышает наружный диаметр направляющего стакана, но меньше диаметра тарелки, седло выполнено в виде втулки с фланцем, установленной с возможностью взаимодействия верхней поверхности фланца с внут- ренним буртиком, выполненным в верхней части корпуса, нижняя часть штока имеет утолщение, расположенное с гарантированным зазором относительно нижнего торца держателя в исходном положении тарелки.

На утолщении штока и центральном выступе, выполненном на тарелке, выполнены шлицы под гаечный ключ.

Держатель выполнен из внутренней и наружной втулок, жестко связанных между собой, причем внутренняя втулка имеет диаметральное ребро с выступами на его концах, размещенными в ответных диаметральных пазах, выполненных в наружной втулке.

Создание гайки между направляющим стаканом и тарелкой позволяет создать зону, способствующую плавному обтеканию тарелки клапана и спокойному вхождению потока жидкости в канал держателя, так как создана возможность радиального перемещения потока в этой зоне между тарелкой клапана и держателем, и позволяет избежать резкого перепада двух каналов между тарелкой клапана и корпусом клзпа- на, и каналом внутри держателя по направлению движения потока жидкости и площадям каналов. Это снижает гидравлическое сопротивление и увеличивает длительность работы клапана.

Размещение стакана в полости держателя с возможностью осевого перемещения обеспечивает надежное закрытие клапана усилием пружины и отделяет пружину от потока жидкости..

Взаимодействие конического выступа гайки с поверхностью конического углубления тарелки повышает надежность работы клапана и крепление к штоку.

Создание размера гайки меньше тарел - ки, но больше диаметра направляющего стакана , обеспечивает спокойное вхождение потока жидкости в канал держателя и увеличивает длительность работы клапана.

Создание составного седла в виде втул- ки с фланцем улучшает взаимодействие с упругой втулкой и корпусом клапана, улучшает герметизацию и надежность работы клапана.

Утолщение на конце штока, расположенное с зазором относительно нижнего торца держателя в исходном положении тарелки, позволяет удержать запорный орган при предельном износе седла.

Шлицы на утолщении штока и центральном выступе тарелки позволяют закрепить тарелку не касаясь наружной поверхности тарелки и не нарушая чистоты обработки, что обеспечивает хорошую герметизацию клапана.

Держатель выполнен из внутренней и наружной втулок, жестко связанных между собой, причем внутренняя втулка имеет диаметральное ребро с выступами на его концах, размещенными в ответных диаметральных пазах, выполненных в наружной втулке, это позволит облегчить изготовление держателя, снизить эрозионный размыв соединения двух частей держателя. Совокупностью) всех существенных признаков данного изобретения решена цель изобретения.

На фиг.1 изображен клапан обратный для бурильных колонн; на фиг.2 - держатель и соединение двух частей держателя; на фиг.З - наружная втулка держателя; на фиг.4 - внутренняя втулка с диаметральным ребром; на фиг.5 - наружная втулка держателя с диаметральным пазом.

Клапан обратный для бурильных колонн (фиг.1) состоит из корпуса 1, седла 2, уплот- нительной втулки 3, тарелки запорного ор; гана 4, штока запорного органа 5, пружины

6. гайки 7, защитной втулки 8, держателя 9, направляющего стакана 10. Корпус состоит из переводника 11 и ниппеля 12. Корпус имеет внутри сквозной канал 13. Направляющий стакан 10 расположен в полости 14 держателя 9. Пружина 6 расположена в полости 14 держателя и полости 15 стакана. Стакан поджат пружиной 6 к торцу 17 гайки

7. В седле 2 выполнен канал 18. Держатель 9 состоит из наружной втулки 16 и центральной втулки 21, которые соединены диаметральным ребром 20 (фиг. 1,2). Шток 5 запорного органа помещен во внутренней полости стакана и держателя с зазором. Гайка снабжена коническим выступом 19. Наружная втулка 16 держателя 9 соединена с внутренней втулкой диаметральным ребром 20. Между втулками образован кольцевой канал 23. Шток на одном конце снабжен резьбой 24, на другом конце утолщен-ием 25. Между торцом 26 утолщения 25 и торцом 2 втулки 21 держателя 9 выполнен зазор Н. Тарелка запорного органа снабжена несквозным резьбовым отверстием 28 и внутренней конической полостью 29. Тарелка запорного органа на торце снабжена шлицем 30 для гаечного ключа. Шток на конце снабжен шлицем 31 для гаечного ключа. Внутренняя втулка 21 держателя 9 выполнена цельной вместе с диаметральным ребром 20 (фиг.4), которое снабжено по концам выступами 32, Наружная втулка 16 снабжена диаметральным пазом 33 (фиг.3,5). Выступы 32 помещены в диаметральный паз 33 (фиг.2). Внутренняя и наружная втулки соединены между собой сваркой. Формула изобретения 1. Клапан обратный для бурильных колонн,содержащий корпус с резьбами на верхнем и нижнем концах и промывочным каналом, запорный орган в виде тарелки, установленной на резьбе на штоке, пропущенном через держатель, расположенный в области корпуса между защитной втулкой и внутренним буртиком, выполненным в нижней части корпуса, направляющий стакан, обращенный открытой частью в сторону держателя, пружину сжатия, установленную в направляющем стакане с возможностью взаимодействия своим нижним концом с держателем, и седло, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности и надежности работы, он снабжен гайкой с коническим выступом, установленной на штоке между направляющим стаканом и тарелкой, держатель имеет внутреннюю по- лость. открытую сверху, направляющий стакан размещен во внутренней полости держателя с возможностью осевого перемещения, в тарелке выполнено коническое

з#

углубление, а конический выступ гайки размещен в коническом углублении тарелки с возможностью взаимодействия своей конической поверхностью с поверхностью конического углубления, при этом наружный размер превышает наружный диаметр направляющего стакана, но меньше диаметра тарелки, седло выполнено в виде втулки с фланцем, установленной с возможностью взаимодействия верхней поверхностью фланца с внутренним буртиком, выполненным в верхней части корпуса, нижняя часть штока имеет утолщение, расположенное с гарантированным зазором относительно нижнего торца держателя в исходном положении тарелки,

2. Клапан по п.1,отличающийся тем, что на утолщении штока и центральном выступе, выполненном натарелке, выполнены шлицы под гаечный ключ,

3. Клапан по п.1,отличающийся тем, что держатель выполнен из внутренней и наружной втулок, жестко связанных между собой, причем внутренняя втулка имеет диаметральное ребро с выступами на его концах, размещенными в ответных диаметральных пазах, выполненных в наружной втулке.j //

Фиг.З

Использование: при бурении нефтяных и газовых скважин, повышает долговечность и надежность работы обратного клапана. Сущность изобретения: запорный узел и защитная втулка расположены в полости корпуса клапана. Направляющий стакан расположен в полости держателя с зазором и поджат пружиной. Держатель расположен в полости ниппеля. Шток снабжен на конце утолщением, Тарелка запорного органа с конической полостью защемлена гайкой с коническим выступом и неподвижна относительно штока. Держатель выполнен из внутренней и наружной втулок, жестко связанных между собой. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.