RU168206U1

RU168206U1 - Drill string control valve

Info

Publication number: RU168206U1
Application number: RU2016135386U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Селиванов; Анастасия Владимировна Ракина; Андрей Николаевич Цепенников; Яков Владимирович Клюйков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РОСТЭК Сервис"
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-01-24

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть применена для строительства глубоких нефтяных и газовых скважин.Клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне содержит трубчатый корпус 1, снабженный внешними отверстиями 2, ступенчатый цилиндр 3 с радиальными отверстиями 4, установленный с возможностью скольжения внутри корпуса 1, верхний конец цилиндра 3 имеет седло 5 под закрывающие элементы - сбрасываемые шары 6, 7, внутреннее расходное отверстие 8, проходящее через корпус и цилиндр, уплотняющие элементы 9, пружину 10, пробки 11 с осевыми отверстиями, устройство приема шаров 12.Клапан содержит не менее одного деформируемого шара 6, сечение которого превышает сечение внутреннего отверстия седла 5 на величину деформации, которая, в свою очередь, определяется материалом шара и действием на шар перепада давления бурового раствора между центральным отверстием буровой колонны и кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины, и жестких, например, металлических шаров 7 в количестве не менее количества внешних отверстий 2 трубчатого корпуса 1, причем предпочтительно сечение металлического шара больше сечения радиальных отверстий 4 ступенчатого цилиндра, но на 5%-20% меньше диаметра внутреннего отверстия седла 5.Уплотняющие элементы 9 установлены в двух поясах: на ступенчатом цилиндре выше радиальных отверстий 4 и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий 2. Трубчатый корпус 1 имеет две концевые 13, 14 и одну среднюю 15 соединительные резьбы.Технический результат - упрощение конструкции, ее ремонтопригодность, упрощение управления траекторией подачи текучей среды, надежность и удобство в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for the construction of deep oil and gas wells. The valve for controlling circulation in the drill string contains a tubular body 1 provided with external holes 2, a stepped cylinder 3 with radial holes 4, mounted for sliding inside the housing 1 , the upper end of the cylinder 3 has a saddle 5 for closing elements - discarded balls 6, 7, an internal flow hole 8 passing through the body and cylinder, sealing elements 9, spring inu 10, plugs 11 with axial holes, a device for receiving balls 12. The valve contains at least one deformable ball 6, the cross section of which exceeds the cross section of the inner hole of the seat 5 by the amount of deformation, which, in turn, is determined by the material of the ball and the effect of the pressure drop on the ball drilling fluid between the Central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and the wall of the well, and hard, for example, metal balls 7 in an amount not less than the number of external holes 2 of the tubular body 1, with It is preferable that the cross section of the metal ball is larger than the cross section of the radial holes of the 4-step cylinder, but 5% -20% less than the diameter of the inner hole of the seat 5. The sealing elements 9 are installed in two belts: on the step cylinder, above the radial holes 4 and in the tubular body below the outer radial holes 2. The tubular body 1 has two end 13, 14 and one middle 15 connecting threads. The technical result is a simplified design, maintainability, simplified control of the fluid path, reliability and ease of use. 1 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности и может быть применена для строительства глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к клапанам бурильной колонны, обеспечивающим управление направления бурового раствора.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for the construction of deep oil and gas wells, namely, to the drill string valves, providing control of the direction of the drilling fluid.

Это устройство выборочной подачи текучей среды в ствол скважины, а именно к клапанам бурильной колонны, обеспечивающим управление направлением бурового раствора.This device is a selective supply of fluid to the wellbore, namely, to the valves of the drill string, providing control of the direction of the drilling fluid.

Известен циркуляционный переводник бурильной колонны (патент RU №2440482, МПК Е21В 21/10, опубл. 20.01.2012), включающий трубчатый корпус, снабженный внешним отверстием, ступенчатый золотник, установленный с возможностью скольжения внутри трубчатого корпуса, внутреннее расходное отверстие, проходящее через трубчатый корпус и ступенчатый золотник, через которое проходит первичная траектория движения текучей среды, при этом ступенчатый золотник имеет первое положение, в котором внешнее отверстие выполнено перекрываемым от первичной траектории движения текучей среды, и второе положение, в котором блокируется первичная траектория движения текучей среды и открывается внешнее отверстие для обхода указанной траектории между расходным отверстием и кольцевым зазором ствола скважины, и делительный механизм, установленный между трубчатым корпусом и ступенчатым золотником для направления золотника между первым и вторым положением.Known circulation sub drill string (patent RU No. 2440482, IPC ЕВВ 21/10, publ. 01/20/2012), including a tubular body provided with an external hole, a stepped spool installed with the possibility of sliding inside the tubular body, an internal flow hole passing through the tubular the housing and the stepped spool through which the primary path of the fluid passes, while the stepped spool has a first position in which the outer hole is made overlapped from the primary path of movement fluid, and the second position, in which the primary path of the fluid is blocked and an external hole is opened to bypass the specified path between the flow hole and the annular gap of the wellbore, and a dividing mechanism installed between the tubular body and the stepped spool to direct the spool between the first and second position.

В известной конструкции циркуляционного переводника бурильной колонны управление траекторией движения текучей среды происходит через уменьшение или прерывание потока бурового раствора (циркуляции) к скважинному инструменту, приводящее к переустановке делительного устройства и изменению направления подачи текучей среды при последующем увеличении или возобновлении циркуляции. Для создания необходимого для работы делительного механизма усилия от давления промывочной жидкости на золотнике используется шар, сбрасываемый или выпускаемый в бурильную колонну и переносимый буровым раствором до седла ступенчатого золотника.In the known design of the drill string circulation sub, the control of the fluid path occurs by reducing or interrupting the flow of the drilling fluid (circulation) to the downhole tool, resulting in the reinstallation of the dividing device and the change in the direction of fluid supply with a subsequent increase or resumption of circulation. To create the force necessary for the work of the dividing mechanism from the pressure of the flushing fluid on the spool, a ball is used that is discharged or discharged into the drill string and transferred by the drilling fluid to the saddle of the stepped spool.

Сбрасывание шара однократное - для перехода из транспортного положения в проходное (исходное). В последующем шар остается на седле инструмента до его извлечения.Dropping the ball once - to move from the transport position to the passage (initial). Subsequently, the ball remains on the tool seat until it is removed.

Недостатком известной конструкции является необходимость учитывать количество изменений циркуляции, обязательно происходящей при наращивании бурильных труб, для определения текущего состояния делительного механизма и траектории подачи текучей среды.A disadvantage of the known design is the need to take into account the number of changes in circulation that necessarily occur when building drill pipes to determine the current state of the dividing mechanism and the path of the fluid.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является циркуляционный переводник (см. патент RU №155225, МПК Е21В 21/10, опубл. 27.09.15 г.), который принят за прототип и содержит трубчатый корпус, снабженный внешними отверстиями, ступенчатый золотник с радиальными отверстиями, пружину, седло, пробки, внутреннее расходное отверстие, проходящее через трубчатый корпус и ступенчатый золотник, через которое проходит первичная траектория движения текучей среды, при этом ступенчатый золотник имеет первое положение, в котором внешние отверстия и радиальные отверстия перекрыты, и второе положение ступенчатого золотника, в котором блокируется первичная траектория движения текучей среды, а радиальные и внешние отверстия сообщаются для поступления всего объема текучей среды в кольцевой зазор ствола скважины. Шары содержат не менее одного деформируемого шара блокирования и не менее одного жесткого шара деактивации, при этом сечение деформируемого шара блокирования превышает сечение внешнего отверстия трубчатого корпуса на 3-15%, сечение жесткого шара деактивации на 0,8-15% больше сечения радиальных отверстий ступенчатого золотника, содержит устройство приема шаров, упор трубчатого корпуса, дроссельный диск между пружиной и торцом ступенчатого золотника.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed solution is a circulation sub (see patent RU No. 155225, IPC Е21В 21/10, publ. 09/27/15), which is adopted as a prototype and contains a tubular body equipped with external holes, a stepped spool with radial holes, a spring, a saddle, plugs, an internal feed bore passing through a tubular body and a stepped spool through which the primary fluid path passes, while the stepped spool has a first polo the position in which the external holes and radial holes are closed, and the second position of the stepped valve, in which the primary path of the fluid is blocked, and the radial and external holes are communicated for the entire volume of fluid to enter the annular gap of the wellbore. The balls contain at least one deformable blocking ball and at least one hard deactivation ball, while the cross section of the deformable blocking ball exceeds the cross section of the outer hole of the tubular body by 3-15%, the cross section of the hard deactivation ball is 0.8-15% larger than the section of the radial holes of the step the spool contains a device for receiving balls, an emphasis on the tubular body, a throttle disk between the spring and the end face of the stepped spool.

Недостатками устройства-прототипа являются сложность конструкции и недостаточная долговечность уплотняющих элементов и, как следствие, недостаточная долговечность и надежность всей конструкции.The disadvantages of the prototype device are the design complexity and insufficient durability of the sealing elements and, as a result, insufficient durability and reliability of the entire structure.

Техническая проблема, решаемая с помощью предлагаемой полезной модели, состоит в расширении арсенала средств определенного назначения решается путем создания технического решения, охарактеризованного в формуле полезной модели, альтернативного известному решению по патенту №155225.The technical problem that can be solved with the help of the proposed utility model consists in expanding the arsenal of means for a specific purpose is solved by creating a technical solution described in the formula of the utility model, an alternative to the well-known solution for patent No. 155225.

Техническая проблема решается с помощью признаков указанных в 1 пункте формулы полезной модели, общих с прототипом, таких как клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне, содержащий трубчатый корпус, снабженный внешними отверстиями, ступенчатый цилиндр с радиальными отверстиями, установленный с возможностью скольжения внутри корпуса, верхний конец цилиндра имеет седло под закрывающие элементы - сбрасываемые шары, внутреннее расходное отверстие, проходящее через корпус и цилиндр, уплотняющие элементы, пружину, пробки с осевыми отверстиями, устройство приема шаров, при этом через расходное отверстие ступенчатого цилиндра проходит первичная траектория движения бурового раствора, причем ступенчатый цилиндр имеет первое положение, в котором внешние отверстия и радиальные отверстия перекрыты, и второе положение ступенчатого цилиндра, в котором блокируется первичная траектория движения бурового раствора, а радиальные отверстия ступенчатого цилиндра и внешние отверстия трубчатого корпуса сообщаются для поступления всего объема бурового раствора в кольцевой зазор между буровой трубой и стенкой скважины, и отличительных, существенных признаков, таких как клапан содержит не менее одного деформируемого шара, сечение которого превышает сечение внутреннего отверстия седла на величину деформации, которая, в свою очередь, определяется материалом шара и действием на шар перепада давления бурового раствора между центральным отверстием буровой колонны и кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины, и металлических шаров в количестве не менее количества внешних отверстий трубчатого корпуса, причем предпочтительно сечение металлического шара больше сечения радиальных отверстий ступенчатого цилиндра, но на 5%-20% меньше диаметра внутреннего отверстия седла, при этом уплотняющие элементы установлены в двух поясах: на ступенчатом цилиндре выше радиальных отверстий и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий, при этом трубчатый корпус имеет две концевые и одну среднюю соединительные резьбы.The technical problem is solved with the help of the features specified in paragraph 1 of the utility model formula common with the prototype, such as a valve for controlling circulation in the drill string, comprising a tubular body provided with external holes, a stepped cylinder with radial holes installed with the possibility of sliding inside the body, upper the end of the cylinder has a saddle for closing elements - discarded balls, an internal flow hole passing through the body and cylinder, sealing elements, a spring, axial plugs and holes, a device for receiving balls, while the primary path of the drilling fluid passes through the flow hole of the stepped cylinder, the stepped cylinder having a first position in which the outer holes and radial openings are closed, and a second position of the stepped cylinder in which the primary trajectory of the drilling mud is blocked fluid, and the radial holes of the stepped cylinder and the outer holes of the tubular body are communicated for the receipt of the entire volume of drilling fluid in the annular the azor between the drill pipe and the borehole wall, and distinctive, essential features, such as a valve containing at least one deformable ball, the cross section of which exceeds the cross section of the inner hole of the seat by the amount of deformation, which, in turn, is determined by the material of the ball and the effect of the pressure drop on the ball drilling fluid between the Central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and the wall of the well, and metal balls in an amount not less than the number of external holes of the tubular pus, and preferably the cross section of the metal ball is larger than the cross section of the radial holes of the stepped cylinder, but 5% -20% less than the diameter of the inner hole of the saddle, while the sealing elements are installed in two zones: on the stepped cylinder above the radial holes and in the tubular body below the outer radial holes while the tubular body has two end and one middle connecting thread.

Согласно пункту 2 формулы полезной модели деформируемые шары выполнены из резины.According to paragraph 2 of the utility model formula, deformable balls are made of rubber.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - упрощение конструкции, ее ремонтопригодность, упрощение управления траекторией подачи текучей среды, надежность и удобства в эксплуатации.The above set of essential features allows to obtain the following technical result - simplification of the design, its maintainability, simplification of control of the path of the fluid supply, reliability and ease of use.

Ниже раскрывается причинно-следственная связь отличительных признаков полезной модели с достигаемым техническим результатом.The causal relationship between the distinguishing features of a utility model and the technical result achieved is disclosed below.

В предлагаемой полезной модели клапана для управления циркуляцией в бурильной колонне шары содержат не менее одного деформируемого шара первого типа, что позволяет удерживать ступенчатый поршень в положении, когда радиальные и внешние отверстия сообщаются, и повысить надежность работы устройства.In the proposed utility model of the valve for controlling circulation in the drill string, the balls contain at least one deformable ball of the first type, which allows you to keep the stepped piston in position when the radial and external holes communicate, and to increase the reliability of the device.

В предлагаемой полезной модели шары содержат шары второго типа в количестве не менее количества внешних отверстий, позволяющих создавать необходимый для продавливания шаров первого типа перепад давления, что повышает надежность работы устройства.In the proposed utility model, the balls contain the balls of the second type in an amount not less than the number of external holes, allowing to create the pressure drop necessary for pushing the balls of the first type, which increases the reliability of the device.

В предлагаемой полезной модели сечение шара первого типа превышает сечение осевого отверстия ступенчатого цилиндра на расчетную величину, зависящую от материала шара первого типа, действием на шар перепада давления бурового раствора между центральным отверстием буровой колонны и кольцевом зазором между буровой трубой и стенкой скважины, что позволяет до использования шаров второго типа давления удерживать шар седлом и повысить надежность работы устройства. Сечение деформируемого шара является оптимальным и выбрано опытным путем.In the proposed utility model, the cross section of the ball of the first type exceeds the cross section of the axial hole of the stepped cylinder by an estimated value depending on the material of the ball of the first type, by acting on the ball of the differential pressure of the drilling fluid between the central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and the borehole wall, which allows the use of balls of the second type of pressure to hold the ball seat and increase the reliability of the device. The cross section of the deformable ball is optimal and is chosen experimentally.

В предлагаемой полезной модели сечение шара второго типа больше сечения радиальных отверстий ступенчатого цилиндра, что обеспечивает прекращение циркуляции через внешние радиальные отверстия трубчатого корпуса и рост давления и повышает надежность работы устройства.In the proposed utility model, the cross section of the ball of the second type is larger than the cross section of the radial holes of the stepped cylinder, which ensures the cessation of circulation through the external radial holes of the tubular body and the pressure increase and increases the reliability of the device.

В предлагаемой полезной модели сечение шара второго типа на 5%-20% меньше сечения диаметра внутреннего отверстия седла, что обеспечивает беспрепятственное перемещение шаров второго типа через седло и осевое отверстие ступенчатого поршня при отсутствии шара первого типа и повышает надежность работы устройства. Сечение металлического шара является оптимальным и выбрано опытным путем.In the proposed utility model, the cross-section of the ball of the second type is 5% -20% less than the cross-section of the diameter of the inner hole of the saddle, which ensures unhindered movement of the balls of the second type through the saddle and the axial hole of the stepped piston in the absence of the ball of the first type and increases the reliability of the device. The cross section of the metal ball is optimal and is chosen empirically.

В предлагаемой полезной модели уплотняющие элементы, предназначенные для исключения перетекания бурового раствора во внешние радиальные отверстия при первом положении ступенчатого цилиндра и перетекания бурового раствора ниже ступенчатого цилиндра при втором положении ступенчатого цилиндра, расположены в двух поясах: на ступенчатом цилиндре выше радиальных отверстий и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий, что исключает перемещение уплотняющих элементов через кромки внешних радиальных отверстий трубчатого корпуса при перемещении ступенчатого цилиндра между первым и вторым положением и повышает надежность работы устройства.In the proposed utility model, the sealing elements designed to prevent the flow of drilling fluid into external radial holes at the first position of the stepped cylinder and the flow of drilling fluid below the stepped cylinder in the second position of the stepped cylinder are located in two zones: on the stepped cylinder above the radial holes and in the tubular body below the outer radial holes, which eliminates the movement of the sealing elements through the edges of the outer radial holes of the tubular body and when moving the stepped cylinder between the first and second position and increases the reliability of the device.

Предлагаемая конструкция клапана для управления циркуляцией в бурильной колонне позволяет повысить надежность работы путем установки уплотняющих элементов в двух поясах: на ступенчатом цилиндре выше радиальных отверстий и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий, что исключает перемещение уплотняющих элементов через кромки внешних радиальных отверстий трубчатого корпуса при перемещении ступенчатого цилиндра между первым и вторым положением, а также упростить управление траекторией подачи бурового раствора в скважину, сделав его независимым от количества изменений циркуляции.The proposed valve design for controlling circulation in the drill string can improve reliability by installing sealing elements in two zones: on a stepped cylinder above the radial holes and in the tubular body below the outer radial holes, which eliminates the movement of the sealing elements through the edges of the outer radial holes of the tubular body when moving stepped cylinder between the first and second position, as well as simplify the management of the path of drilling mud into the wells By making it independent of the amount of circulation changes.

Иное расположение уплотнений, чем в прототипе, увеличивает срок службы уплотнений и конструкцию клапана в целом.A different arrangement of seals than in the prototype increases the service life of the seals and the valve design as a whole.

Наличие средней соединительной резьбы корпуса упрощает эксплуатацию и ремонт клапана.The presence of the middle connecting thread of the housing simplifies operation and repair of the valve.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.The proposed utility model is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 изображен клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне в исходном положении.In FIG. 1 shows a valve for controlling circulation in a drill string in a rest position.

На фиг. 2 изображен клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне в активированном положении.In FIG. 2 shows a valve for controlling circulation in a drill string in an activated position.

На фиг. 3 изображен клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне на этапе деактивации.In FIG. 3 shows a valve for controlling circulation in a drill string during a deactivation step.

На фиг. 4 изображен клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне после перехода в исходное положение.In FIG. 4 shows a valve for controlling circulation in a drill string after transitioning to its initial position.

Клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне (фиг. 1) содержит трубчатый корпус 1, снабженный внешними отверстиями 2, ступенчатый цилиндр 3 с радиальными отверстиями 4, установленный с возможностью скольжения внутри корпуса 1, верхний конец 6 цилиндра 3 имеет седло 5 под закрывающие элементы - сбрасываемые шары 13, 14 (фиг. 3), внутреннее расходное отверстие 9, проходящее через корпус и цилиндр, уплотняющие элементы 7, 8, пружину 10, пробки 11 с осевыми отверстиями 12, устройство приема шаров 15, при этом через расходное отверстие 9 ступенчатого цилиндра 3 проходит первичная траектория движения бурового раствора, причем ступенчатый цилиндр 3 имеет первое положение, в котором внешние отверстия и радиальные отверстия перекрыты, и второе положение ступенчатого цилиндра, в котором блокируется первичная траектория движения бурового раствора, а радиальные отверстия ступенчатого цилиндра и внешние отверстия трубчатого корпуса сообщаются для поступления всего объема бурового раствора в кольцевой зазор между буровой трубой и стенкой скважины.The valve for controlling circulation in the drill string (Fig. 1) contains a tubular body 1 provided with external holes 2, a stepped cylinder 3 with radial holes 4, mounted for sliding inside the housing 1, the upper end 6 of the cylinder 3 has a seat 5 for closing elements - resettable balls 13, 14 (Fig. 3), an internal flow hole 9 passing through the body and cylinder, sealing elements 7, 8, spring 10, plugs 11 with axial holes 12, the device for receiving balls 15, while through the flow hole 9 is stepped qi Indra 3 passes the primary path of the drilling fluid, and the stepped cylinder 3 has a first position in which the outer holes and radial holes are closed, and a second position of the stepped cylinder, in which the primary path of the drilling fluid is blocked, and the radial holes of the stepped cylinder and the outer holes of the tubular the hulls are communicated for the entire volume of drilling fluid to enter the annular gap between the drill pipe and the borehole wall.

Клапан содержит не менее одного деформируемого шара 13 из резины, сечение которого превышает сечение внутреннего отверстия седла 5 на величину деформации, которая, в свою очередь, определяется материалом шара и действием на шар перепада давления бурового раствора между центральным отверстием буровой колонны и кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины, и жестких, например, металлических шаров 14 в количестве не менее количества внешних отверстий 2 трубчатого корпуса 1, причем предпочтительно сечение металлического шара больше сечения радиальных отверстий 4 ступенчатого цилиндра, но на 5%-20% меньше диаметра внутреннего отверстия седла 5. Уплотняющие элементы 7, 8 установлены в двух поясах: на ступенчатом цилиндре выше радиальных отверстий 4 и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий 2. Уплотнения препятствуют утечкам бурового раствора в зазор между трубчатым корпусом 1 и большим диаметром ступенчатого цилиндра.The valve contains at least one deformable ball 13 made of rubber, the cross section of which exceeds the cross section of the inner hole of the seat 5 by the amount of deformation, which, in turn, is determined by the material of the ball and the effect on the ball of the differential pressure of the drilling fluid between the central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and wall of the well, and hard, for example, metal balls 14 in an amount not less than the number of external holes 2 of the tubular body 1, and preferably a section of a metal ball more than the cross section of the radial holes of the 4-stage cylinder, but 5% -20% less than the diameter of the inner hole of the seat 5. The sealing elements 7, 8 are installed in two belts: on the step cylinder above the radial holes 4 and in the tubular housing below the outer radial holes 2. Seals prevent leakage of drilling fluid into the gap between the tubular body 1 and the large diameter of the stepped cylinder.

Трубчатый корпус 1 имеет две концевые 17, 18 и одну среднюю 19 соединительные резьбы и уступ 16. Для исключения проворачивания ступенчатого цилиндра 3 он имеет продольный паз 20, в который входит направляющий винт 21, закрепленный в трубчатом корпусе 1. Ход L - расстояние, проходимое ступенчатым цилиндром 3 до уступа 16 трубчатого корпуса 1 (фиг. 1).The tubular body 1 has two end threads 17, 18 and one middle 19 connecting threads and a ledge 16. To prevent turning the stepped cylinder 3, it has a longitudinal groove 20, which includes a guide screw 21, mounted in the tubular body 1. Stroke L is the distance traveled stepped cylinder 3 to the ledge 16 of the tubular body 1 (Fig. 1).

Устройство приема шаров 15 представляет собой трубчатый накопитель, внутренний диаметр которого больше диаметра шаров, с обводным каналом.The device for receiving balls 15 is a tubular drive, the inner diameter of which is larger than the diameter of the balls, with a bypass channel.

При работе в клапане для управления циркуляцией в бурильной колонне образуются каналы А, В, С, D, Е, F (фиг. 1). Канал Е - обводной и позволяет обеспечить проток бурового раствора при заполнении устройства приема шаров управляющими шарами (фиг. 4). Канал G (фиг. 2) соединяется с кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины (не показан).When working in the valve to control circulation in the drill string, channels A, B, C, D, E, F are formed (Fig. 1). Channel E - bypass and allows you to provide a flow of drilling fluid when filling the device receiving balls control balls (Fig. 4). Channel G (Fig. 2) is connected with an annular gap between the drill pipe and the wall of the well (not shown).

Клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне (фиг. 1) состоит из трубчатого корпуса 1 с внешними радиальными отверстиями 2, проходящими через пробки с осевыми отверстиями. Сквозное внешнее отверстие 2 имеет самое минимальное сечение в пробке. Трубчатый корпус 1 имеет концевые 17, 18 присоединительные резьбы и среднюю соединительную резьбу 19. Внутри трубчатого корпуса 1 с возможностью скольжения установлен ступенчатый цилиндр 3. В ступенчатом цилиндре 3 ниже радиальных отверстий 4 установлено седло 5 с внутренним отверстием. На ступенчатом цилиндре 3 выше радиальных отверстий 4 и в трубчатом корпусе ниже внешних радиальных отверстий 2 установлены уплотнения 7, препятствующие утечкам бурового раствора в зазор между трубчатым корпусом 1 и большим диаметром ступенчатого цилиндра 3. Трубчатый корпус 1 имеет уступ 16. Пружина 10 установлена на малом диаметре ступенчатого цилиндра 3. Для исключения проворачивания ступенчатого цилиндра 4 он имеет продольный паз 20, в который входит направляющий винт 21, закрепленный в трубчатом корпусе 1. Ход L - расстояние, проходимое ступенчатым цилиндром 3 до уступа 16 трубчатого корпуса 1.The valve for controlling circulation in the drill string (Fig. 1) consists of a tubular body 1 with external radial holes 2 passing through plugs with axial holes. The through outer hole 2 has the smallest cross section in the plug. The tubular casing 1 has end threads 17, 18 and the middle connecting thread 19. Inside the tubular casing 1, a stepped cylinder 3 is mounted with the possibility of sliding. In the stepped cylinder 3, a saddle 5 with an inner hole is installed below the radial holes 4. On the stepped cylinder 3 above the radial holes 4 and in the tubular body below the outer radial holes 2, seals 7 are installed that prevent drilling fluid leaks into the gap between the tubular body 1 and the large diameter of the stepped cylinder 3. The tubular body 1 has a step 16. The spring 10 is installed on a small the diameter of the stepped cylinder 3. To prevent turning the stepped cylinder 4, it has a longitudinal groove 20, which includes a guide screw 21, mounted in a tubular body 1. Stroke L is the distance traveled by the stupa by the flint cylinder 3 to the step 16 of the tubular body 1.

Управление клапана происходит при помощи управляющих шаров, выполненных в виде шара первого типа 13 (фиг. 2) и шаров второго типа 14 (фиг. 3). Ниже цилиндра по концевой резьбе прикреплено устройство приема шаров 15 (фиг. 1). При работе в клапане для управления циркуляцией в бурильной колонне образуются каналы А, В, С, D, Е, F (фиг. 1). Канал Е - обводной и позволяет обеспечить проток бурового раствора при заполнении устройства приема шаров управляющими шарами (фиг. 4). Канал G (фиг. 2) соединяется с кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины (не показан).The valve is controlled by control balls made in the form of a ball of the first type 13 (Fig. 2) and balls of the second type 14 (Fig. 3). Below the cylinder, a ball receiving device 15 is attached along the end thread (Fig. 1). When working in the valve to control circulation in the drill string, channels A, B, C, D, E, F are formed (Fig. 1). Channel E - bypass and allows you to provide a flow of drilling fluid when filling the device receiving balls control balls (Fig. 4). Channel G (Fig. 2) is connected with an annular gap between the drill pipe and the wall of the well (not shown).

Клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне работает следующим образом.The valve for controlling circulation in the drill string operates as follows.

Клапан для управления циркуляцией в бурильной колонне, в ходе работы, может находиться в одном из трех состояний: исходное (фиг. 1), активированное (фиг. 2) и этап деактивации (фиг. 3), возвращающий клапан в исходное состояние (фиг. 4).The valve for controlling circulation in the drill string, during operation, can be in one of three states: the initial (Fig. 1), activated (Fig. 2) and the deactivation step (Fig. 3), which returns the valve to its original state (Fig. four).

В исходном состоянии клапана для управления циркуляцией в бурильной колонне (фиг. 1) ступенчатый цилиндр 3 находится в первом положении, весь поток бурового раствора направлен на выход трубчатого корпуса 1 по каналу А-В-С и далее через устройство приема шаров 15 по каналам D-E-F на выход клапана, образуя первичную траекторию текучей среды, сообщение внутренней полости клапана с кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины (не показано) исключено. Для перехода в активированное положение, в бурильную колонну (не показано) сбрасывается шар первого типа 13 (фиг. 2), диаметр которого превышает диаметр внутреннего отверстия седла 5 на расчетную величину, зависящую от материала шара первого типа, действием на шар перепада давления бурового раствора между центральным отверстием буровой колонны и кольцевом зазором между буровой трубой и стенкой скважины, который переносится буровым раствором до седла 5 ступенчатого цилиндра 3, после посадки шара первого типа 13 на седло 5 отсекаются нижележащие каналы B-C-D-E-F, вызывая рост давления над седлом 5, приводящего к сжатию пружины 10 и перемещению ступенчатого цилиндра 3 до соприкосновения нижнего торца ступенчатого цилиндра 3 с уступом 16 трубчатого корпуса 1. При нахождении ступенчатого цилиндра 3 во втором положении радиальные отверстия 4 в ступенчатом цилиндре 3 и внешние радиальные отверстия 2 в трубчатом корпусе 1 соединяются, образуя канал A-G, соединяющий внутреннее пространство бурильных труб с кольцевым зазором между буровой трубой и стенкой скважины (не показано). Для возвращения клапана в исходное состояние применяют металлические шары второго типа 14 (фиг. 3, 4) в количестве, соответствующем количеству внешних радиальных отверстий 2 трубчатого корпуса 1, сбрасываемые в бурильную колонну и переносимые буровым раствором до радиальных отверстий 2 (фиг. 1) в ступенчатом цилиндре 3. При нахождении клапана в блокированном положении (фиг. 3) металлические шары второго типа 14 (фиг. 3) перекрывают радиальные отверстия 2 ступенчатого цилиндра 3 и вызывают рост давления, приводящий к проталкиванию шара первого типа 3 (фиг. 2) через седло 5. После прохода шара первого типа 13 через седло 5 и осевое отверстие ступенчатого цилиндра 3 давление бурового раствора над седлом 5 снижается, и пружина 10 возвращает ступенчатый цилиндр 3 в первое положение. Клапан переходит в исходное состояние. Металлические шары второго типа 14, сечение которых на 5%-20% меньше сечения внутреннего отверстия седла 5, под действием потока бурового раствора проходят через седло 5 и осевое отверстие ступенчатого цилиндра. Шары первого типа 13 (фиг. 4) и шары второго типа 14 проходят вниз по каналам B-C-D и задерживаются устройством приема шаров 15.In the initial state of the valve for controlling circulation in the drill string (Fig. 1), the stepped cylinder 3 is in the first position, the entire flow of the drilling fluid is directed to the outlet of the tubular body 1 through the channel A-B-C and then through the ball receiving device 15 through the DEF channels to the valve outlet, forming the primary path of the fluid, the message of the valve’s inner cavity with an annular gap between the drill pipe and the borehole wall (not shown) is excluded. To go into the activated position, a ball of the first type 13 (Fig. 2) is thrown into a drill string (not shown), the diameter of which exceeds the diameter of the inner hole of the seat 5 by a calculated value depending on the material of the ball of the first type, by the action of the pressure drop on the ball between the central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and the wall of the well, which is transferred by the drilling fluid to the saddle 5 of the stepped cylinder 3, after landing of the ball of the first type 13 on the saddle 5, the underlying e channels of BCDEF, causing an increase in pressure above the seat 5, which compresses the spring 10 and moves the stepped cylinder 3 until the lower end of the stepped cylinder 3 comes in contact with the step 16 of the tubular body 1. When the stepped cylinder 3 is in the second position, the radial holes 4 in the stepped cylinder 3 and the outer radial holes 2 in the tubular body 1 are connected to form an AG channel connecting the interior of the drill pipe with an annular gap between the drill pipe and the borehole wall (not shown). To return the valve to its initial state, metal balls of the second type 14 (Fig. 3, 4) are used in an amount corresponding to the number of external radial holes 2 of the tubular body 1, discharged into the drill string and transferred by the drilling fluid to the radial holes 2 (Fig. 1) in stepped cylinder 3. When the valve is in the locked position (Fig. 3), metal balls of the second type 14 (Fig. 3) block the radial holes 2 of the stepped cylinder 3 and cause an increase in pressure, leading to the pushing of the ball of the first type 3 (Fig. 2) through the seat 5. After the ball of the first type 13 passes through the seat 5 and the axial hole of the stepped cylinder 3, the drilling fluid pressure above the seat 5 decreases, and the spring 10 returns the stepped cylinder 3 to the first position. The valve returns to its original state. Metal balls of the second type 14, the cross section of which is 5% -20% less than the cross section of the inner hole of the seat 5, under the influence of the mud flow pass through the seat 5 and the axial hole of the stepped cylinder. Balls of the first type 13 (Fig. 4) and balls of the second type 14 pass down the channels B-C-D and are delayed by the device receiving balls 15.

Устройство приема шаров 15 имеет обводной канал Е (фиг. 1). Прямой поток бурового раствора через каналы D-F, по мере смены режимов работы циркуляционного переводника, перекрывается управляющими шарами, и буровой раствор проходит по каналам D-E-F (фиг. 4).The device for receiving balls 15 has a bypass channel E (Fig. 1). The direct flow of the drilling fluid through the D-F channels, as the operating modes of the circulation sub change, is blocked by the control balls, and the drilling fluid passes through the D-E-F channels (Fig. 4).

При переходе ступенчатого цилиндра 3 между первым и вторым положением, уплотняющие элементы 7, исключающие перетекание бурового раствора во внешние радиальные отверстия 2 при первом положении ступенчатого цилиндра 3 и перетекания бурового раствора ниже ступенчатого цилиндра 3 при втором положении ступенчатого цилиндра, не перемещаются через кромки внешних радиальных отверстий 2 и не испытывают циклических изменений усилия сжатия уплотняющих элементов.When the stepped cylinder 3 passes between the first and second positions, the sealing elements 7, which exclude the flow of drilling fluid into the outer radial holes 2 at the first position of the stepped cylinder 3 and the flow of the drilling fluid below the stepped cylinder 3 at the second position of the stepped cylinder, do not move through the edges of the outer radial holes 2 and do not experience cyclic changes in the compression force of the sealing elements.

Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.From the description and practical application of the present utility model, other particular forms of its implementation will be obvious to specialists. This description and drawings are considered as material illustrating a utility model, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following utility model formula, a set of essential features and their equivalents.

Claims

1. The valve for controlling the circulation in the drill string, containing a tubular body provided with external holes, a stepped cylinder with radial holes installed with the possibility of sliding inside the body, the upper end of the cylinder has a seat for closing elements - discarded balls, an internal flow hole passing through the body and a cylinder, sealing elements, a spring, plugs with axial holes, a device for receiving balls, while the primary path passes through the flow opening of the stepped cylinder the direction of movement of the drilling fluid, moreover, the stepped cylinder has a first position in which the outer holes and radial openings are closed, and a second position of the stepped cylinder, in which the primary path of the drilling fluid is blocked, and the radial holes of the stepped cylinder and the outer holes of the tubular body are communicated for the receipt of all the volume of drilling fluid in the annular gap between the drill pipe and the wall of the well, characterized in that the valve contains at least one deformable ball, which exceeds the cross section of the inner hole of the saddle by the amount of deformation, which, in turn, is determined by the material of the ball and the effect on the ball of the differential pressure of the drilling fluid between the Central hole of the drill string and the annular gap between the drill pipe and the wall of the well, and metal balls in an amount of not less than the number of outer holes of the tubular body, and preferably the cross section of the metal ball is greater than the cross section of the radial holes of the stepped cylinder, but 5-20% less than the diameter of the inner th hole seat, the sealing elements installed in two zones: on a stepped cylinder and above radial orifices in the tubular body below the external radial holes, wherein the tubular body has two end and one middle connecting thread.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the deformable balls are made of rubber.