RU2035581C1 - Клапанное устройство бурильной колонны - Google Patents

Abstract

Использование: в горном деле при бурении скважин забойными двигателями. Сущность изобретения: клапанное устройство бурильной колонны включает полый корпус, размещенный в полости корпуса впускной клапан с осевым и радиальными каналами и кольцевыми эластичными манжетами для гидравлической связи между полостями верхней и нижней частей бурильной колонны и заполнительный клапан с каналами для гидравлической связи полости бурильной колонны с затрубным пространством. Устройство снабжено закрепленным в корпусе и размещенным под эластичной манжетой седлом. Заполнительный клапан выполнен подпружиненным тарельчатым и установлен в седле, в котором выполнены выходные каналы и каналы заполнительного клапана. В корпусе выполнены радиальные каналы, полость которых сообщена с полостью каналов заполнительного клапана кольцевой проточкой на наружной поверхности седла. 2 ил.

Description

Изобретение относится к буровой технике, в частности к переливным и обратным клапанам для забойных двигателей.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату при его использовании является клапанное устройство бурильной колонны, которое выполняет роль переливного и обратного клапана, включающее корпус с радиальным отверстием в нижнем переходнике и шламоуловительную втулку. Устройство снабжено стационарной упорной втулкой с радиальными отверстиями, закрепленной в верхнем переходнике, и эластичными впуск- ными клапанами, расположенными в кольцевых полостях нижнего переходника. Дополнительно клапанное устройство бурильной колонны имеет каналы для полной очистки клапана от шлама.

Недостаток прототипа сложность конструкции, которая затрудняет изготовление и использование этого клапанного устройства на практике (хотя в сложных условиях бурения на ряде площадей потребуется использование именно таких клапанных устройств).

Цель изобретения упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления, повышение надежности путем сведения к минимуму составляющих узлов в конструкции с сохранением назначенных функций.

Поставленная цель достигается тем, что клапанное устройство, включающее корпус с размещенными в нем эластичными впускными манжетами, подъемным клапаном, заполнительными каналами с клапаном, выходным каналом для гидравлической связи с низом колонны, снабжено седлом, на котором имеется цилиндрическая проточка, а шаровой клапан выполнен тарельчатым и подпружиненным.

Существенным отличием устройства является новая совокупность конструктивных элементов, выражающаяся в наличии узлов, новых в сравнении с прототипом и находящихся во взаимодействии с другими узлами.

Во-первых, предлагаемая конструкция выполнена не сборной из трех частей, как у выбранного прототипа, а монолитной, т.к. дополнительные резьбовые соединения ослабляют конструкцию.

Во-вторых, в седле клапанного устройства имеется цилиндрическая проточка, обеспечивающая бесперебойное поступление жидкости из затрубного пространства в его внутреннюю полость при возможном смещении отверстия заполнительного канала в корпусе относительно отверстия в седле, что способствует более надежной работе предлагаемого клапанного устройства.

В-третьих, шаровой клапан заменен на тарельчатый, имеющий фиксированное положение. Наличие пружины позволит создать на таральчатый клапан давление, необходимое для предотвращения преждевременного поступления шлама из затрубного пространства в нижней части ствола скважины (или у забоя скважины). Выравнивание внешнего и внутреннего может производиться за счет дополнительного долива жидкости с поверхности.

В-четвертых, при широком использовании гидроциклонов, илоотделителей в системе очистки промывочной жидкости на поверхности нет необходимости вести очистку этой жидкости еще и внутри бурильной колонны, в данном случае в клапанном устройстве. Поэтому в предлагаемом устройстве целенаправленно не используется отражатель со шламодробящими зубьями для дробления крупных частиц шлама, так как усложнение конструкции таким образом снижает ее надежность и повышает стоимость.

В-пятых, в предлагаемом изобретении изменены по сравнению с прототипом способ закрепления эластичной впускной манжеты и ее геометрическая форма. Применение широко используемых составляющих элементов упростит изготовление и сборку самого клапанного устройства с последующим внедрением на практике. Предлагается использовать дополнительную впускную эластичную манжету с целью повышения надежности этого звена в случае износа одной из них.

В-шестых, из-за ограниченных размеров шламоуловительной втулки проблема очистки внутренней поверхности клапанного устройства от шлама, поступающего из затрубного пространства, полностью не решается, поэтому с целью снижения трудоемкости изготовления втулка для улавливания шлама не включена в предлагаемую конструкцию. За счет этого отпадает необходимость нарезки шламоочистительных каналов, перекрывающихся пробками с резьбовой поверхностью.

Новая совокупность конструктивных элементов заявляемого изобретения указывает на его соответствие изобретательскому уровню.

На фиг. 1 изображено предлагаемое клапанное устройство, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Клапанное устройство состоит из корпуса 1, внутри которого концентрично расположены подъемный клапан 2 и втулка 3. Эластичные впускные манжеты 4 закреплены в кольцевой полости подъемным клапаном и седлом 5 клапанного устройства, имеющим в нижней части цилиндрическую проточку Б. Кольцевая полость В соединена с нижней частью бурильной колонны посредством выходного канала Г. Тарельчатый клапан 6, закрывая отверстие заполнительного канала Д, изолирует внутреннюю полость клапанного устройства от затрубного пространства. Между тарельчатым клапаном и уступом подъемного клапана установлена цилиндрическая пружина 7. Кольцевая полость и осевой канал Е соединены радиальным каналом Ж.

В процессе работы забойного двигателя поток промывочной жидкости из верхней части бурильной колонны проходит по кольцевой полости В через эластичные впускные манжеты 4, выходной канал Г в нижнюю часть бурильной колонны. Тарельчатый клапан 6, прижатый цилиндрической пружиной 7 к отверстию заполнительного канала Д, изолирует внутреннюю полость клапанного устройства от затрубного пространства.

Пpи остановке буровых насосов (спуско-подъемные операции, наращивание труб и пр.) за счет разности давления поток жидкости проходит через заполнительный канал Д, цилиндрическую проточку Б и устремляется к осевому каналу Е, заставляя тарельчатый клапан 6 сжать цилиндрическую пружину 7, образуя гидравлическую связь внутренней полости клапанного устройства с затрубным пространством, охраняя бурильную колонну от смятия или выброса из скважины.

При подъеме инструмента промывочная жидкость из внутреннего пространства движется через эластичные впускные манжеты 4 и выходные каналы Г. Тарельчатый заполнительный клапан при этом закрыт.

При спуске инструмента внутритрубное пространство заполняется промывочной жидкостью из затрубного пространства по каналу Г, поднимая заполнительный тарельчатый клапан 6.

Claims (1)

1. КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, включающее полый корпус, размещенный в полости корпуса впускной клапан с осевым и радиальными каналами и кольцевыми эластичными манжетами для гидравлической связи между полостями верхней и нижней части бурильной колонны, и заполнительный клапан с каналами для гидравлической связи полости бурильной колонны с затрубным пространством, отличающееся тем, что устройство снабжено закрепленным в корпусе и размещенным под эластичной манжетой седлом, а заполнительный клапан выполнен подпружиненным тарельчатым и установлен в седле, в котором выполнены выходные каналы и каналы заполнительного клапана, причем в корпусе выполнены радиальные каналы, полость которых сообщена с полостью каналов заполнительного клапана кольцевой проточкой на наружной поверхности седла.

Images