RU113782U1

RU113782U1 - COMBINED DRILL VALVE

Info

Publication number: RU113782U1
Application number: RU2011137083/03U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Нетребенко; Леонид Викторович Тимофеев; Анатолий Николаевич Ломаев; Андрей Николаевич Катаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Воткинский завод"
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-02-27

Abstract

Комбинированный клапан бурильной колонны, включающий корпус с боковыми отверстиями, подпружиненный плунжер с образующим проточную часть отверстием, содержащий радиальные каналы, седло, контактирующее с плунжером и уплотнения, отличающийся тем, что в боковые отверстия корпуса установлены фильтрующие заглушки, отверстие плунжера, образующее проточную часть, выполнено несквозным, а нижняя часть седла выполнена в виде цилиндрической «юбки», при этом внутренняя, профилирующая поток поверхность седла, выполнена с антиэрозионным покрытием. Combined valve of the drill string, including a body with side holes, a spring-loaded plunger with an opening forming a flow part, containing radial channels, a seat in contact with the plunger and seals, characterized in that filter plugs are installed in the side openings of the body, a plunger opening forming a flow path, is made blind, and the lower part of the saddle is made in the form of a cylindrical "skirt", while the inner surface of the saddle profiling the flow is made with an anti-erosion coating.

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам бурильной колонны, предназначенным для заполнения внутреннего объема колонны буровым раствором и его опорожнения при проведении спускоподъемных операций.The utility model relates to devices for drilling oil and gas wells, in particular to drill string devices designed to fill the internal volume of the string with drilling fluid and to empty it during hoisting operations.

Известен переливной клапан бурильной колонны, принятый за прототип (Патент Российской Федерации на полезную модель №69560, МПК Е21В 34/06, опубликовано 27.12.2007), включающий корпус с боковыми отверстиями, содержащий радиальные каналы полый плунжер, в нижней части которого установлены заглушка, седло, контактирующее с плунжером, и уплотнения.Known overflow valve of the drill string adopted for the prototype (Patent of the Russian Federation for utility model No. 69560, IPC ЕВВ 34/06, published December 27, 2007), including a housing with side openings containing radial channels, a hollow plunger, in the lower part of which there is a plug, seat in contact with the plunger and seals.

Недостатками рассматриваемого устройства:The disadvantages of the device in question:

- возможность проникновения из затрубного пространства во внутреннюю полость устройства через радиальные отверстия в корпусе шлама, не полностью вымываемого при пуске бурильного устройства и препятствующего перемещению плунжера на всю величину рабочего хода;- the possibility of penetration from the annular space into the internal cavity of the device through radial holes in the body of the sludge, which is not completely washed out when the drilling device is started and prevents the plunger from moving the entire stroke;

- наличие дополнительного уплотнения, герметизирующего соединения плунжера с установленной в него заглушкой, снижающего надежность устройства;- the presence of an additional seal, the sealing connection of the plunger with a plug installed in it, which reduces the reliability of the device;

- интенсивный эрозионный износ (размыв) корпуса клапана потоком бурового раствора на выходе из плунжера, сокращающий срок службы устройства. Заявляемое решение решает следующие задачи:- intense erosion wear (erosion) of the valve body by the flow of drilling fluid at the outlet of the plunger, reducing the service life of the device. The claimed solution solves the following problems:

- повышения надежности разобщения проточного канала клапана с затрубным пространством при заботе забойного двигателя;- improving the reliability of isolation of the flow channel of the valve with the annulus with care downhole motor;

- предотвращения шламования забойного двигателя потоком промывочной жидкости снизу;- prevent sludge from downhole motor from the bottom of the flushing fluid;

- увеличения срока эксплуатации изделия.- increase the life of the product.

Технический результат достигается тем, что комбинированный клапан бурильной колонны, включающий корпус с боковыми отверстиями, подпружиненный плунжер с образующим проточную часть отверстием, содержащий радиальные каналы, седло, контактирующее с плунжером и уплотнения, отличается тем, что в боковые отверстия корпуса установлены фильтрующие заглушки, отверстие плунжера, образующее проточный канал, выполнено несквозным, а нижняя часть седла выполнена в виде цилиндрической «юбки», при этом, внутренняя, профилирующая поток поверхность седла, выполнена с антиэрозионным покрытием.The technical result is achieved in that the combined valve of the drill string, comprising a housing with side openings, a spring-loaded plunger with a hole forming a flowing part, containing radial channels, a seat in contact with the plunger and seals, is characterized in that filter plugs are installed in the side openings of the housing, a hole the plunger forming the flow channel is not through, and the lower part of the saddle is made in the form of a cylindrical "skirt", while the inner surface of the flow profile la, is provided with anti-erosion coating.

На фиг.1 показан общий вид комбинированного клапана бурильной колонны в продольном разрезе в состоянии «переливной клапан открыт».Figure 1 shows a General view of the combined valve of the drill string in longitudinal section in the state "overflow valve is open."

На фиг.2 - общий вид клапана в состоянии «переливной клапан закрыт».Figure 2 - General view of the valve in the state "overflow valve is closed."

Комбинированный клапан бурильной колонны содержит корпус 1, установленный в нем с возможностью осевого перемещения плунжер 2, возвратную пружину 3 и седло 4. В корпусе 1 вскрыты боковые отверстия 5, в которые установлены фильтрующие заглушки 6. На верхнем «муфтовом» и нижнем «ниппельном» концах корпуса выполнены присоединительные замковые резьбы. В плунжере 2 имеется проточный канал, образованный глухим цилиндрическим отверстием 7 и сообщающимися с ним боковыми отверстиями 8, расположенными под углом к оси плунжера. Для обеспечения герметичности подвижных соединений плунжера 2 и седла 4 с корпусом 1 и плунжера с седлом служат уплотнительные кольца 9 и уплотнительная манжета 10. Седло 4 зафиксировано от осевого перемещения вниз стопорным кольцом 11.The drill stem combination valve includes a housing 1, axially movable plunger 2, a return spring 3 and a seat 4. Axial openings 5 are opened in the housing 1, into which filter plugs 6 are installed. On the upper “coupling” and lower “nipple” the ends of the housing are made connecting locking threads. In the plunger 2 there is a flow channel formed by a blind cylindrical hole 7 and side holes 8 communicating with it, located at an angle to the axis of the plunger. To ensure the tightness of the movable joints of the plunger 2 and the seat 4 with the housing 1 and the plunger with the seat are the sealing rings 9 and the sealing collar 10. The seat 4 is fixed from the axial movement down by the locking ring 11.

Комбинированный клапан бурильной колонны работает следующим образом.The combined valve of the drill string is as follows.

Посредством выполненных на концах корпуса присоединительных резьб, клапан устанавливается в бурильную колонну выше забойного двигателя.By means of connecting threads made at the ends of the housing, the valve is installed in the drill string above the downhole motor.

При небольшом перепаде давлений на плунжере 2, например, при спуске или подъеме бурильной компановки (фиг.1), буровой раствор свободно перетекает из внутренней полости бурильной колонны в затрубное пространство и обратно, через вскрытые в корпусе боковые отверстия 5 - «переливной клапан открыт», при этом поступающий из затрубного пространства буровой раствор очищается от шлама фильтрующими заглушками 6. Благодаря отсутствию в плунжере сквозного отверстия, нижняя часть плунжера, совместно с седлом, образует дополнительный затворный узел, перекрывающий поток жидкости из затрубного пространства через забойный двигатель снизу, предотвращая его зашламление - «обратный клапан закрыт». Таким образом, устройство одновременно выполняет функции переливного и обратного клапанов.With a small pressure drop on the plunger 2, for example, when lowering or raising the drill assembly (Fig. 1), the drilling fluid flows freely from the inner cavity of the drill string into the annulus and back, through the side openings 5 that are opened in the housing - the “overflow valve is open” while drilling fluid coming from the annulus is cleaned of sludge by filter plugs 6. Due to the absence of a through hole in the plunger, the lower part of the plunger, together with the seat, forms an additional shutter assembly, blocking the flow of fluid from the annulus through the downhole motor from the bottom, preventing its clogging - "the check valve is closed." Thus, the device simultaneously performs the functions of overflow and check valves.

При подаче бурового раствора к забойному двигателю величина перепада давления на плунжере резко возрастает. Под действием создаваемой перепадом давлений осевой силы плунжер 2, преодолевая сопротивление пружины 3, смещается в крайнее нижнее положение (фиг.2), при этом боковые отверстия 8 плунжера располагаются ниже установленной в седло 4 уплотнительной манжеты 10. Сообщение внутреннего объема клапана с затрубным пространством через отверстия 5 в корпусе клапана прерывается - «переливной клапан закрыт», а поток бурового раствора, через проточный канал плунжера 2 и кольцевой зазор 12 между плунжером и седлом подается на забойный двигатель - «обратный клапан открыт».When the drilling fluid is supplied to the downhole motor, the pressure drop across the plunger increases sharply. Under the action of the axial force created by the differential pressure, the plunger 2, overcoming the resistance of the spring 3, is shifted to its lowest position (Fig. 2), while the lateral openings 8 of the plunger are located below the sealing collar 10 installed in the saddle 4. The internal volume of the valve communicates with the annulus through holes 5 in the valve body are interrupted - “the overflow valve is closed”, and the mud flow through the flow channel of the plunger 2 and the annular gap 12 between the plunger and the seat is fed to the downhole motor - “reverse the valve is open. "

Сопрягаемая с боковыми отверстиями 8 плунжера поверхность седла 4 выполнена параллельной осям отверстий, что исключает образование завихрений потока на выходе из отверстий, а стенки цилиндрического участка седла защищают внутреннюю поверхность корпуса от эрозии.The surface of the saddle 4 mating with the lateral openings 8 of the plunger is parallel to the axes of the holes, which eliminates the formation of turbulence in the flow at the exit of the holes, and the walls of the cylindrical section of the saddle protect the inner surface of the housing from erosion.

При прекращении подачи бурового раствора перепад давлений на плунжере 2 снижается, плунжер, под действием пружины 3 возвращается в исходное положение. Циркуляция через отверстия 5 и 8 восстанавливается, а зашламляющий компановку поток жидкости из затрубного пространства снизу через забойный двигатель, прерывается.When the flow of the drilling fluid is stopped, the pressure drop across the plunger 2 decreases, the plunger, under the action of the spring 3, returns to its original position. The circulation through the openings 5 and 8 is restored, and the flow of fluid clogging the assembly from the annulus from below through the downhole motor is interrupted.

Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявляемого решения позволила:Thus, a new set of essential features of the proposed solution allowed:

1. Повысить надежность срабатывания клапана, предотвращая проникновение шлама из затрубного пространства во внутреннюю полость устройства, где он может оседать на поверхности седла, препятствуя перемещению плунжера на всю величину рабочего хода, путем установки в боковые отверстия корпуса фильтрующих заглушек.1. To increase the reliability of valve operation, preventing the penetration of sludge from the annulus into the internal cavity of the device, where it can settle on the surface of the seat, preventing the plunger from moving by the entire stroke, by installing filter plugs in the side openings of the housing.

2. Предотвратить шламование забойного двигателя при спуске бурильной колонны потоком промывочной жидкости снизу путем выполнения отверстия несквозным, образующего в плунжере проточный канал.2. To prevent sludge contamination of the downhole motor when lowering the drill string with flushing fluid from below by making holes through the hole, forming a flow channel in the plunger.

3. Увеличить срок эксплуатации изделия по заявляемому техническому решению путем выполнения нижней части седла в виде цилиндрической «юбки», а также путем нанесения на внутреннюю, профилирующую поток поверхность седла, антиэрозионного покрытия.3. To increase the life of the product according to the claimed technical solution by making the lower part of the saddle in the form of a cylindrical "skirt", as well as by applying an anti-erosion coating to the saddle’s surface-forming surface.

Claims

A combined drill string valve including a housing with side openings, a spring-loaded plunger with an opening forming a flowing part, comprising radial channels, a seat in contact with the plunger and seals, characterized in that filter plugs are installed in the side openings of the casing, a plunger opening forming a flowing part, made through and through, and the lower part of the saddle is made in the form of a cylindrical "skirt", while the inner surface of the saddle profiling the flow is made with an anti-erosion coating.