RU2107805C1 - Non-return valve for drilling string - Google Patents
Non-return valve for drilling string Download PDFInfo
- Publication number
- RU2107805C1 RU2107805C1 RU96117345A RU96117345A RU2107805C1 RU 2107805 C1 RU2107805 C1 RU 2107805C1 RU 96117345 A RU96117345 A RU 96117345A RU 96117345 A RU96117345 A RU 96117345A RU 2107805 C1 RU2107805 C1 RU 2107805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- sub
- spring
- adapter
- rod
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для перекрытия бурильных труб, выполненных в виде обратного клапана, и может быть использовано при бурении, смене инструмента и ремонте скважин без их глушения, для предотвращения фонтанирования скважин, зашламления турбобура и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for shutting off drill pipes made in the form of a check valve, and can be used for drilling, tool change and well repair without jamming them, to prevent well spouting, sludge turbodrill and overflow fluid through the drill string when building drill pipes during drilling.
Известны устройства для перекрытия колонны, содержащие корпус, установленные в нем седло с запорным элементом, а также узел фиксации положения последнего относительно корпуса, имеющий различное конструктивное исполнение [1 - 4]. Known devices for overlapping columns containing a housing, a saddle with a locking element installed in it, as well as a unit for fixing the position of the latter relative to the housing, having a different design [1 - 4].
Недостатками известных устройств для перекрытия колонны являются низкая герметичность седла с запорным элементом, а также конструктивная сложность узла фиксации запорного элемента относительно корпуса, что снижает надежность работы устройства в условиях эксплуатации. The disadvantages of the known devices for closing the columns are low tightness of the saddle with the locking element, as well as the structural complexity of the fixation unit of the locking element relative to the housing, which reduces the reliability of the device in operating conditions.
Наиболее близким к предлагаемому и принятым в качестве прототипа является обратный клапан для бурильной колонны, включающий корпус, состоящий из ниппеля и переводника, связанных резьбовым соединением, установленное между ними составное седло в виде втулки, образующей с переводником кольцевую полость, и упругого эластомерного элемента, размещенного в полости с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом цилиндрической втулки ниппеля, а также расположенный со стороны последнего и контактирующий с седлом тарельчатый запорный орган, содержащий проходящий по оси переводника шток, в хвостовой части которого установлена пружина, поджимающая запорный орган к седлу, причем проходной канал выполнен во втулке седла, образованной наружной и внутренней втулками, связанными между собой ребрами, первая из которых образует с переводником полость для размещения упругого эластомерного материала, а во второй расположен с возможностью перемещения подпружиненный шток запорного органа [5]. Closest to the proposed and adopted as a prototype is a check valve for the drill string, comprising a housing consisting of a nipple and a sub connected by a threaded connection, a composite seat installed between them in the form of a sleeve, forming an annular cavity with the sub, and an elastic elastomeric element placed in the cavity with the possibility of interaction with the annular protrusion of the cylindrical sleeve of the nipple, as well as a plate locking organ located on the side of the latter and in contact with the saddle n, containing a rod extending along the axis of the sub, a spring is installed in the tail portion of the spring, which urges the locking element to the seat, the passage channel being made in the seat sleeve formed by the outer and inner bushings connected by ribs, the first of which forms a cavity for placement elastic elastomeric material, and in the second a spring-loaded rod of the locking member is located with the possibility of movement [5].
Недостатками данного обратного клапана являются:
низкая надежность, обусловленная расположением пружины запорного органа непосредственно в гидравлическом тракте, где она подвергается скоростному воздействию жидкости, приводящему к абразивному и эрозионному износу и, следовательно, к ее быстрому разрушению при эксплуатации;
конструктивная и технологическая сложность пружины, обеспечивающей упругое поджатие запорного органа к седлу с заданным усилием, что связано с оптимальными значениями индекса пружины при ограничении ее наружного диаметра и диаметра проволоки, так как пружина расположена в гидравлическом тракте по оси обратного клапана, затеняет проходное сечение и создает дополнительное гидравлическое сопротивление потоку жидкости, а также подвержена размыву буровым раствором, проходящим через клапан;
неустойчивость работы насоса и в связи с тем, что при спуске колонны с данной нормально закрытой конструкцией обратного клапана в скважину внутренняя полость колонны не заполняется буровым раствором, в колонне имеется воздушная полость, которая при работе насоса является источником создания двухфазных потоков и неустойчивых режимов течения жидкости.The disadvantages of this check valve are:
low reliability due to the location of the spring of the locking element directly in the hydraulic tract, where it is subjected to high-speed action of the fluid, leading to abrasive and erosive wear and, therefore, to its rapid destruction during operation;
structural and technological complexity of the spring, which provides an elastic preload of the locking element to the seat with a given force, which is associated with optimal values of the spring index while limiting its outer diameter and wire diameter, since the spring is located in the hydraulic path along the axis of the non-return valve, obscures the passage section and creates additional hydraulic resistance to fluid flow, and is also subject to erosion by drilling fluid passing through the valve;
instability of the pump and due to the fact that when the column with this normally closed check valve design is lowered into the well, the internal cavity of the column is not filled with drilling fluid, there is an air cavity in the column, which, when the pump is operating, is a source of two-phase flows and unstable fluid flow conditions .
Кроме того, при спуске колонны в скважину с нормально закрытым обратным клапаном она своим объемом вытесняет жидкость из скважины на поверхность, что приводит к загрязнению окружающей среды. In addition, when the column is lowered into the well with a normally closed non-return valve, it displaces the liquid from the well to the surface with its volume, which leads to environmental pollution.
Задачей изобретения является защита пружины запорного органа от абразивного и эрозионного разрушения, расширение конструктивных возможностей выбора параметров пружины запорного органа при исключении ее влияния на гидравлическое сопротивление обратного клапана, а также обеспечение заполнения скважинной жидкостью внутренней полости НКТ при ее спуске в скважину, что приводит к повышению надежности работы обратного клапана и эффективности эксплуатации скважины. The objective of the invention is to protect the locking spring from abrasive and erosive destruction, expanding the structural possibilities of selecting the parameters of the locking spring while eliminating its effect on the hydraulic resistance of the check valve, as well as ensuring that the borehole fluid is filled with the internal tubing cavity when it is lowered into the well, which leads to an increase the reliability of the check valve and the efficiency of well operation.
Поставленная задача решается за счет того, что шток выполнен в виде центрального стержня и обечайки, связанных между собой продольными ребрами, а пружина размещена в цилиндрической кольцевой полости между обечайкой и переводником. В хвостовой части штока обечайка может иметь цилиндрический кольцевой выступ, в пазах которого установлены по крайней мере две равномерно расположенные по окружности защелки, а на внутренней поверхности переводника для ввода защелок выполнена кольцевая проточка, расположенная от посадочных мест седла на расстоянии меньше, чем от посадочных мест тарельчатого запорного органа до защелок. Каждая из защелок может быть выполнена в виде кулачка, установленного в пазах кольцевого выступа обечайки заподлицо на оси с возможностью отклонения в сторону кольцевой проточки переводника и дополнительно подпружиненного от последнего к стенке паза обечайки. The problem is solved due to the fact that the rod is made in the form of a central rod and a shell, interconnected by longitudinal ribs, and the spring is placed in a cylindrical annular cavity between the shell and the sub. In the tail part of the stem, the shell may have a cylindrical annular protrusion, in the grooves of which are installed at least two latches evenly spaced around the circumference, and an annular groove is made on the inner surface of the sub for the input of the latches, located less than from the seats of the saddle than from the seats dish-shaped locking body to latches. Each of the latches can be made in the form of a cam installed in the grooves of the annular protrusion of the shell flush on the axis with the possibility of biasing towards the annular groove of the sub and additionally spring-loaded from the latter to the wall of the groove of the shell.
На фиг. 1 изображен предлагаемый обратный клапан для бурильной колонны продольной разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed check valve for the drill string longitudinal section; in FIG. 2 - node I in FIG. one.
Обратный клапан (фиг. 1) для бурильной колонны, включающий корпус, состоящий из ниппеля 1 и переводника 2, связанных герметичным резьбовым соединением 3, установленное между ними составное седло в виде втулки 4, образующей с переводником 2 кольцевую полость, и упругого эластомерного элемента 5, размещенного в этой полости с возможностью взаимодействия с кольцевым выступом 6 цилиндрической втулки 7 ниппеля 1, а также расположенный со стороны последнего и контактирующий с седлом тарельчатый запорный орган 8, содержащий проходящий по оси 9 переводника 2 шток 10, в хвостовой части установлена пружина 11, поджимающая запорный орган 8 к седлу, причем в проходном канале 12 переводника 2 выполнены ребра 13. Шток 10 выполнен в виде центрального стержня 14 и обечайки 15, связанных между собой продольными ребрами 13, а пружина 11 размещена в цилиндрической кольцевой полости 16 между обечайкой 15 штока 10 и переводником 2. В хвостовой части штока 10 (фиг. 2) обечайка 15 может иметь цилиндрический кольцевой выступ 17, в пазах 18 которого установлены по крайней мере две равномерно расположенные по окружности защелки 19, а на внутренней поверхности переводника 2 для ввода защелок 19 выполнена кольцевая проточка 20, расположенная от посадочных мест седла на расстоянии А меньше, чем расстояние Б от посадочных мест тарельчатого запорного органа 8 до защелок 19. Каждая из защелок 19 может быть выполнена в виду кулачка 21, установленного в пазах 18 кольцевого выступа 17 обечайки 15 заподлицо на оси 22 с возможностью отклонения в сторону кольцевой проточки 20 переводника 2 и дополнительно подпружиненного пружиной 23 от последнего к стенке 24 паза 18 обечайки 15. The check valve (Fig. 1) for the drill string, comprising a housing consisting of a nipple 1 and a
При сборке клапана и свинчивании по резьбе 3 ниппеля 1 и переводника 2 втулка 7 своим выступом 6 обеспечивает сжатие упругого эластомерного материала 5 и образование кольцевой поверхности, являющейся посадочной для тарельчатого запорного органа 8. When assembling the valve and screwing on the thread 3 of the nipple 1 and the
Обратный клапан для бурильной колонны работает следующим образом. The check valve for the drill string is as follows.
В зависимости от технологической необходимости конструкция обратного клапана позволяет использовать его в трех вариантах применения. Depending on the technological necessity, the design of the check valve allows it to be used in three applications.
В первом варианте обратный клапан опускают в скважину в положении, изображенном на фиг. 1. Тарельчатый запорный орган 8 лежит на одной части седла и, в частности, поджимается пружиной 11 к упругому эластомерному материалу 5, что обеспечивает его герметичность. In the first embodiment, the check valve is lowered into the well in the position shown in FIG. 1. The plate-shaped locking member 8 lies on one part of the seat and, in particular, is pressed by the
При работе обратного клапана промывочная жидкость из бурильной колонны поступает в проходной канал 12 обратного клапана со стороны переводника 2 между центральным стержнем 14 и обечайкой 15, омывая ребра 13, отжимает тарельчатый запорный орган 8 от седла, поступает в полость ниппеля 1 и проходит в колонну труб (не показано). За счет расположения пружины 11 в цилиндрической кольцевой полости 16 между обечайкой 15 штока 10 и переводником 2 обеспечивается ее защита от скоростного потока промывочной жидкости, при этом габаритные размеры пружины 11 не загромождают проходной канал 12 и не влияют на гидравлическое сопротивление обратного клапана. В то же время конструктивные параметры пружины не ограничены гидравлическим трактом обратного клапана. При прекращении циркуляции жидкости тарельчатый запорный орган 8 поджимается к седлу и запирает клапан, предотвращая перетекание жидкости из затрубного пространства. В зависимости от перепада давления на обратном клапане работают разные части составного седла. При малых перепадах герметичность обеспечивает упругий эластомерный элемент 5, при больших - последний деформируется, тарельчатый запорный орган 8 продвигается в сторону переводника 2 и садится на коническую поверхность втулки 4, обеспечивая надежное уплотнение. Таким образом, обратный клапан за счет надежной герметизации затрубного пространства позволяет осуществлять ремонтные работы, связанные, например, со сменой или ремонтом насоса. При спуске обратного клапана и при прекращении циркуляции промывочной жидкости, когда запорный орган 8 лежит на седле, а также во время работы и прокачке промывочной жидкости, когда запорный орган 8 отведен от седла, защелки 19, установленные в пазах 18 кольцевого выступа 17 обечайки 15, расположены в пазах 18 заподлицо за счет подпружинивания кулачков 21 пружинами 23 от переводника 2 к стенке 24 паза 18 обечайки 15, что обеспечивает перемещение запорного органа 8 со штоком 10 без заеданий, обусловленных возможным контактом кулачков 21 с кольцевой проточкой 20 переводника 2. When the check valve is operating, flushing fluid from the drill string enters the passageway channel 12 of the check valve from the side of the
При втором варианте использования обратного клапана применяются защелки 19, конструкции которых могут быть различными, при этом наиболее просто их выполнить в виде соответствующих кулачков 21 (фиг. 2). In the second version of the use of the check valve,
Перед спуском в скважину запорный орган 8 (фиг. 1) путем воздействия на шток 10 и сжатия пружины 11 перемещают в осевом направлении, отводят его от упругого эластомерного элемента 5 седла, открывая проходной канал (это положение запорного органа показано на фиг. 1 штрих-пунктирными линиями), при этом кулачки 21 (фиг. 2) поворачиваются на осях 22, преодолевая усилие пружин 23, и вводятся в кольцевую проточку 20 переводника 2, что позволяет обеспечивать осевую фиксацию запорного органа 8 относительно седла, так как усилием пружины 11 кулачки 21 в кольцевой проточке 20 устанавливаются враспор. Минимальное количество защелок 19 - две, причем при любом количестве они должны быть равномерно расположены по окружности, чтобы исключить перекос и заклинивание запорного органа 8 со штоком 10 в корпусе обратного клапана. Во время спуска обратного клапана в скважину за счет того, что запорный орган 8 отведен от седла и проходной канал открыт, скважинная жидкость не вытесняется объемом колонны на поверхность, а заполняет ее внутреннюю полость. Before the descent into the well, the locking member 8 (Fig. 1) is moved in the axial direction by acting on the rod 10 and compressing the
Гидравлическое сопротивление, возникающее на запорном органе 8 при спуске в скважину, приводит к созданию дополнительного осевого усилия на штоке 10, направленного в сторону действия пружины 11, а это повышает надежность фиксации осевого расположения запорного органа 8 относительно седла обратного клапана за счет увеличения распора кулачков 21 в кольцевой проточке 20 переводника 2. The hydraulic resistance that occurs on the shut-off element 8 during descent into the well leads to the creation of additional axial force on the rod 10 directed towards the action of the
Разность расстояний Б и А от посадочных мест запорного органа 8 и до защелок 19 и от посадочных мест седла до кольцевой проточки 20 соответственно определяет степень открытия обратного клапана при его спуске в скважину. При работе обратного клапана промывочная жидкость из бурильной колонны поступает в проходной канал 12 обратного клапана со стороны переводника 2, при этом на запорном органе 8 возникает перепад давлений и обусловленное им осевое усилие, действующее в сторону ниппеля 1, запорный орган 8, преодолевая усилие пружины 11, перемещается и еще больше отводится от седла. Кулачки 21 выводятся из кольцевой проточки 20 переводника 2 и усилием пружины 23 поворачиваются на осях 22 и поджимаются к стенке 24 паза 18 кольцевого выступа 17 обечайки 15, при этом кулачки 21 размещаются в пазах 18 заподлицо и не мешают перемещению запорного органа 8 со штоком 10 в корпусе обратного клапана. Работа насоса, обеспечивающего прокачку промывочной жидкости, а также непосредственно обратного клапана, при этом варианте его использования устойчива, так как полость колонны заполнена скважинной жидкостью и в ней отсутствуют воздушные пробки, приводящие к созданию двухфазных потоков и неустойчивых режимов течения жидкости в гидравлическом тракте. При прекращении циркуляции жидкости обратный клапан работает аналогично как в случае его использования без защелок 19. The difference in the distances B and A from the seats of the locking member 8 to the
В третьем варианте клапан устанавливается между ведущей бурильной трубой (или квадратом) и колонной. Работа клапана в этом случае аналогична первому варианту. In the third embodiment, the valve is installed between the lead drill pipe (or square) and the string. The valve operation in this case is similar to the first option.
Эффективность предлагаемого обратного клапана заключается в том, что он позволяет производить ремонт скважинного оборудования без глушения скважины, а при использовании защелок обеспечить устойчивую работу как насоса и обратного клапана, так и скважины в целом, при этом спуск колонны в скважину обеспечивается без загрязнения территории промысла скважинной жидкостью, а это в конечном итоге выражается в увеличении добычи нефти за счет поддержания технологического режима бурения на заданном уровне, увеличения межремонтного периода эксплуатации скважины, снижения затрат на экологию. The effectiveness of the proposed non-return valve is that it allows you to repair downhole equipment without killing the well, and when using latches to ensure the stable operation of both the pump and the non-return valve, and the well as a whole, while the descent of the column into the well is ensured without contamination of the borehole field fluid, and this ultimately translates into an increase in oil production by maintaining the technological regime of drilling at a given level, increasing the overhaul period luatatsii well, reducing the cost of the environment.
Анализ технических решений, известных из патентной и технической литературы, позволяет сделать вывод, что заявленные отличительные признаки обратного клапана для бурильной колонны обладают новизной и при их использовании приводят к положительному техническому результату. The analysis of technical solutions known from the patent and technical literature allows us to conclude that the claimed distinguishing features of the check valve for the drill string are novel and, when used, lead to a positive technical result.
Такое выполнение обратного клапана для бурильной колонны позволяет повысить надежность и эффективность его использования за счет защиты пружины запорного органа от абразивного и эрозионного разрушения от скоростного воздействия течения жидкости, расширения конструктивных возможностей выбора параметров пружины запорного органа и исключения ее влияния на гидравлическое сопротивление обратного клапана, а также обеспечить заполнения скважинной жидкостью внутренней полости колонны при ее спуске в скважину. This embodiment of the check valve for the drill string allows you to increase the reliability and efficiency of its use by protecting the locking spring from abrasion and erosion from high-speed effects of fluid flow, expanding the design options for selecting the parameters of the locking spring and eliminating its effect on the hydraulic resistance of the check valve, and also ensure that the borehole fluid is filled with the inner cavity of the column when it is lowered into the well.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117345A RU2107805C1 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Non-return valve for drilling string |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117345A RU2107805C1 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Non-return valve for drilling string |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2107805C1 true RU2107805C1 (en) | 1998-03-27 |
RU96117345A RU96117345A (en) | 1998-12-10 |
Family
ID=20184913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117345A RU2107805C1 (en) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Non-return valve for drilling string |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2107805C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614342C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-03-24 | Закрытое акционерное общество "Самарский завод Нефтемаш" (ЗАО "СЗ Нефтемаш") | Return valve for drilling strings |
RU2632079C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Return valve for drilling string |
RU2678249C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Valve for main drill pipe |
-
1996
- 1996-08-26 RU RU96117345A patent/RU2107805C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614342C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-03-24 | Закрытое акционерное общество "Самарский завод Нефтемаш" (ЗАО "СЗ Нефтемаш") | Return valve for drilling strings |
RU2632079C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Return valve for drilling string |
RU2678249C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-01-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Valve for main drill pipe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10584561B2 (en) | Dirty fluid pressure regulator and control valve | |
RU2335620C2 (en) | Chemical reagent feed back valve built into removable shut-off valve of well | |
US8668015B2 (en) | Dual check valve | |
US5450903A (en) | Fill valve | |
EA016930B1 (en) | Valve seat assembly, downhole tool and methods of controlling fluid flow and fluid circulation | |
CA2535473C (en) | Hollow ball valve assembly | |
US7946347B2 (en) | Injection valve | |
US3200837A (en) | Check valve for use in a tubular flow conductor | |
RU2614342C1 (en) | Return valve for drilling strings | |
US8291981B2 (en) | Shear open valve | |
RU2107805C1 (en) | Non-return valve for drilling string | |
US20210172274A1 (en) | Back pressure valve | |
RU2654111C1 (en) | Rinsing ball valve | |
US4040441A (en) | Check valve assembly | |
RU164058U1 (en) | BORING CHECK VALVE | |
RU2641800C1 (en) | Drill string overflow valve with screw well bottom engine | |
RU2632079C1 (en) | Return valve for drilling string | |
CN211314144U (en) | Throttling bypass valve for continuous oil pipe | |
RU2455546C1 (en) | Check valve | |
GB2515451A (en) | Free flow valve | |
RU104658U1 (en) | CHECK VALVE | |
RU2150575C1 (en) | Well valve unit | |
RU165268U1 (en) | DRILL VALVE CHECK VALVE | |
RU65598U1 (en) | REVERSE REVERSE VALVE | |
US20120048564A1 (en) | Pump through circulating and or safety circulating valve |