RU2426862C1 - Drill circulating valve - Google Patents
Drill circulating valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426862C1 RU2426862C1 RU2010107565/03A RU2010107565A RU2426862C1 RU 2426862 C1 RU2426862 C1 RU 2426862C1 RU 2010107565/03 A RU2010107565/03 A RU 2010107565/03A RU 2010107565 A RU2010107565 A RU 2010107565A RU 2426862 C1 RU2426862 C1 RU 2426862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- valve
- cavity
- flow channel
- section
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для бурения глубоких скважин, а именно к погружным управляемым с поверхности клапанам.The invention relates to devices for drilling deep wells, namely to submersible surface-controlled valves.
Известны буровые переливные клапаны (см., например, патент РФ №2204688), с помощью которых обеспечиваются заполнение и опорожнение бурильной колонны при спускоподъемных операциях в процессе строительства скважины.Known drill overflow valves (see, for example, RF patent No. 2204688), with which the filling and emptying of the drill string during tripping during the construction of the well are provided.
При небольшой подаче (расходе) бурового раствора эти клапаны могут работать в режиме промывки ствола скважины без прокачки раствора через забойный двигатель. Однако при малом расходе не удается полноценно промыть скважину. Поэтому для промывки скважины с повышенным расходом применяют циркуляционный клапан.With a small supply (flow) of drilling fluid, these valves can operate in the wellbore flushing mode without pumping the fluid through the downhole motor. However, at low flow rates, it is not possible to completely flush the well. Therefore, for flushing the well with a high flow rate, a circulation valve is used.
Известен циркуляционный клапан (патент США №4.298.077 от 03.11.1981). На работу этого циркуляционного клапана затрачиваются сравнительно большие давление и гидравлическая мощность. Кроме того, на малых расходах жидкости перепада давлений на поршне клапана недостаточно для создания необходимого усилия для его переключения.A known circulation valve (US patent No. 4.298.077 from 11/03/1981). A relatively large pressure and hydraulic power are expended on the operation of this circulation valve. In addition, at low liquid flow rates, the differential pressure across the valve piston is not enough to create the necessary effort to switch it.
Известен циркуляционный клапан, работающий в широком диапазоне величин расхода жидкости (патент США №6.095.249 от 01.08.2000 - прототип). Этот клапан включает соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и направляющих пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит патрубок с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины, замыкатель, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень с проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия, размещенную в запоршневом пространстве между уступом поршня и нижним ограничителем его хода. Создание необходимого перепада давлений на поршне клапана осуществляется установкой в проточном канале поршня дополнительного гидравлического сопротивления, что требует соответствующей переналадки клапана. При этом также не решается проблема дополнительных потерь гидравлической мощности.A known circulation valve operating in a wide range of fluid flow rates (US patent No. 6.095.249 from 01.08.2000 - prototype). This valve includes coaxial, interlocked by means of spikes and guide grooves of the housing and piston systems, the first of which contains a pipe with channels communicating its internal cavity with the annulus of the well, a contactor, upper and lower piston stroke limiters, and the second contains a piston with a flow channel and a seal, a valve switch with radial channels, a compression spring located in the piston space between the ledge of the piston and the lower limiter of its stroke. The necessary pressure difference across the valve piston is created by installing additional hydraulic resistance in the flow channel of the piston, which requires appropriate valve readjustment. However, the problem of additional losses of hydraulic power is also not solved.
Кроме этого, перемещение поршня (опорожнение и заполнение запоршневой полости) в прототипе осуществляется при гидравлической связи запоршневой полости с кольцевым пространством скважины, что вызывает засорение пружины и, как результат этого, потерю работоспособности.In addition, the movement of the piston (emptying and filling the piston cavity) in the prototype is carried out with hydraulic connection of the piston cavity with the annular space of the well, which causes clogging of the spring and, as a result of this, loss of performance.
Настоящее изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков. Это достигается тем, что в известном циркуляционном клапане, включающем соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и направляющих пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит корпус в виде патрубка, замыкатель с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины и уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень с сужающимся на входе проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия, размещенную в запоршневой полости между уступом поршня и нижним ограничителем его хода, проточный канал поршня выполнен с переменным сечением от сужающегося на входном участке до плавно расширяющегося на выходном участке, при этом на участке его максимального сужения в поршне выполнен перепускной канал, гидравлически сообщающий проточный канал с запоршневой полостью. Благодаря такому техническому решению удается создать в запоршневой полости зону низкого статического давления и соответственно реализовать повышенный перепад давлений для перемещения поршня.The present invention seeks to remedy the noted drawbacks. This is achieved by the fact that in the known circulation valve, including coaxial, being engaged with each other by means of spikes and guide grooves of the housing and piston systems, the first of which contains the housing in the form of a nozzle, a contactor with channels communicating its internal cavity with the annular space of the well and the seal, the upper and lower piston stroke limiters, and the second contains a piston with a flow channel tapering at the inlet and a seal, a valve switch with radial channels, a compression spring located in the piston cavity between the piston ledge and the lower stroke limiter, the piston flow channel is made with a variable cross section from tapering in the inlet section to smoothly expanding in the output section, while in the piston maximum narrowing section there is a bypass channel hydraulically communicating the flow channel with the piston cavity . Thanks to this technical solution, it is possible to create a zone of low static pressure in the piston cavity and, accordingly, to realize an increased pressure drop to move the piston.
Кроме того, в клапане запоршневая полость гидравлически разобщена с кольцевым пространством скважины путем установки между замыкателем и поршнем уплотнения.In addition, in the valve, the piston cavity is hydraulically disconnected from the annular space of the well by installing a seal between the contactor and the piston.
В предлагаемом техническом решении циркуляционного клапана шипы установлены в системе корпуса, а направляющие пазы выполнены снаружи поршня по замкнутому контуру с открытым выходом на уступ поршня.In the proposed technical solution of the circulation valve, the spikes are installed in the housing system, and the guide grooves are made outside the piston in a closed circuit with an open exit to the piston ledge.
Кроме того, проточный канал поршня на выходном участке выполнен с уклоном 3…5°, а между уступом поршня и пружиной или между пружиной и ограничителем хода поршня установлен упорный подшипник.In addition, the flow channel of the piston at the outlet is made with a slope of 3 ... 5 °, and a thrust bearing is installed between the piston step and the spring or between the spring and the piston stroke limiter.
На фиг.1 показан клапан циркуляционный (продольный разрез), работающий в режиме переливного клапана (верхнее положение поршня).Figure 1 shows a circulation valve (longitudinal section) operating in the overflow valve mode (upper position of the piston).
На фиг.2 показано исполнение клапана циркуляционного, в котором корпус состоит из двух деталей - корпусной и промежуточной гильз.Figure 2 shows the design of the circulation valve, in which the casing consists of two parts - casing and intermediate sleeves.
На фиг.3а показан клапан циркуляционный в закрытом состоянии (нижнее положение поршня, процесс бурения).On figa shows the circulation valve in the closed state (lower position of the piston, the drilling process).
На фиг.3б показан клапан циркуляционный, работающий в режиме промывки скважины (среднее положение поршня).On figb shows a circulation valve operating in the flushing mode of the well (middle position of the piston).
На фиг.4 показан вариант исполнения направляющих пазов поршня с движением шипа в направляющих пазах при перемене положений поршня по замкнутому контуру.Figure 4 shows an embodiment of the guide grooves of the piston with the movement of the spike in the guide grooves when changing the positions of the piston in a closed loop.
На фиг.5 показан вариант исполнения направляющих пазов с движением шипа в направляющих пазах по непрерывной гребенке.Figure 5 shows an embodiment of the guide grooves with the movement of the spike in the guide grooves along a continuous comb.
На фиг.6 и 7 показаны поперечные сечения клапана по шипу и по радиальным каналам корпуса.6 and 7 show cross sections of the valve along the spike and along the radial channels of the housing.
На фиг.8 и 9 показаны варианты исполнения клапана с упорным шарикоподшипником, установленным в запоршневом пространстве между упором поршня и ограничителем хода поршня над пружиной (фиг.8) и под пружиной (фиг.9).Figures 8 and 9 show valve designs with a thrust ball bearing mounted in the piston space between the piston stop and the piston stroke limiter above the spring (Fig. 8) and under the spring (Fig. 9).
Клапан циркуляционный (фиг.1) включает корпус 1, выполненный в виде патрубка с присоединительными резьбами 3, 4, замыкатель 16 с каналами 2, сообщающими внутреннюю полость 8 с кольцевым пространством 14 скважины, и уплотнениями 11 и 24, верхний 17 и нижний 18 ограничители хода поршня, поршень 5 с проточным каналом 19 и уплотнением 10, переключатель 20 с радиальными каналами 21, пружину 9, размещенную в запоршневом пространстве 15 между уступом поршня 22 и нижним ограничителем 18 хода поршня.The circulation valve (Fig. 1) includes a housing 1 made in the form of a pipe with connecting
Проточный канал 19 поршня выполнен сужающимся на входном участке и плавно расширяющимся на выходе. На участке 12 сужения проточного канала 19 выполнен перепускной канал 13, сообщающий проточный канал 19 с запоршневой полостью 15.The flow channel of the
Благодаря установке уплотнения 11 между замыкателем 20 и переключателем 16 запоршневая полость 15 разобщается с кольцевым пространством 14 скважины.Thanks to the installation of the
В варианте исполнения клапана, показанном на фиг.1, шипы 7 установлены в корпусе 1, а направляющие пазы 6 выполнены снаружи поршня 5. Направляющие пазы (фиг.4) имеют замкнутый контур с открытым выходом на уступ 22 (фиг.1) поршня 5, а направляющие пазы, показанные на фиг.5, имеют конфигурацию непрерывной гребенки.In the embodiment of the valve shown in figure 1, the
Проточный канал 19 на выходном участке 23 выполнен с уклоном 3…5°. Для улучшения окружного перемещения поршня 5 относительно корпуса 1 между пружиной 9 и уступом 22 поршня или ограничителем хода поршня 18 (фиг.1) установлен упорный подшипник 26 (фиг.8, 9).The
Как вариант, для повышения технологичности корпус может выполняться составным и включать две детали: промежуточную гильзу 25 (фиг.2) с замыкателем 16, каналами 2, уплотнениями 11 и 24, нижним ограничителем 18 хода поршня, шипами 7 и корпусную гильзу 27 с резьбами 3, 4 и каналами 28 для сообщения каналов 2 с затрубным пространством 14.Alternatively, to improve manufacturability, the housing can be made integral and include two parts: an intermediate sleeve 25 (Fig. 2) with a
Работает клапан буровой циркуляционный следующим образом.The circulating drilling valve operates as follows.
Клапан устанавливают над гидравлическим забойным двигателем (не показан).The valve is installed above the hydraulic downhole motor (not shown).
При спускоподъемных операциях поршень 5 клапана (фиг.1) занимает верхнее положение относительно корпуса 1, что обеспечивает свободное перетекание бурового раствора при спуске из кольцевого пространства 14 скважины во внутреннюю полость 8 и далее в проточный канал 19, а при подъеме - из проточного канала 19 в кольцевое пространство 14. Таким образом осуществляются заполнение и опорожнение бурильной колонны.During tripping operations, the
При подаче с поверхности по бурильным трубам бурового раствора на поршень 5 воздействует сила, определяемая перепадом давлений на входе в него и в запоршневой полости 15. Благодаря выполнению в месте сужения 12 проточного канала 19 перепускного канала 13, обеспечиваются низкое давление в запоршневом пространстве 15 и соответственно большая сила, под действием которой поршень 5 перемещается вниз (по ходу движения бурового раствора), преодолевая упругую силу сопротивления пружины 9. При этом поршень 5 может занять относительно корпуса 1 два положения.When the drilling fluid is supplied from the surface through the drill pipes, the
Как показано на фиг.2, поршень 5 переместился в крайнее нижнее положение. При этом проточный канал 19 оказался разобщенным с полостью 8 и кольцевым пространством 14 и весь буровой раствор направляется к забойному двигателю для осуществления процесса бурения.As shown in figure 2, the
После прекращения подачи бурового раствора поршень 5 под действием упругой силы сжатой пружины 9 возвращается в верхнее положение. При повторной подаче раствора поршень 5 переместится вниз до его среднего положения (фиг.3б), при котором устанавливается сообщение между проточным каналом 19, полостью 8 и кольцевым пространством 14 скважины. Подаваемый буровой раствор производит только промывку ствола скважины.After stopping the flow of drilling fluid, the
Переключение клапана с режима промывки на режим бурения производится за счет взаимодействия шипов 7 с направляющими пазами 6 (фиг.4, 5). Положения 7а и 7с шипа относительно направляющих пазов соответствуют верхнему положению поршня 5, положение 7b шипа - нижнему положению поршня и положение 7d шипа - среднему положению поршня.Switching the valve from flushing to drilling mode is due to the interaction of the
Снижение затрат гидравлической мощности в клапане достигается тем, что на выходном плавно расширяющемся участке 23 проточного канала 19 с заявленным уклоном происходит практически полное восстановление статического давления.Reducing the cost of hydraulic power in the valve is achieved by the fact that at the output smoothly expanding
Выполнение перепускного канала 13 с малым сечением позволяет присоединить к его основной функции еще и дополнительную функцию гидродемпфера, смягчающего контакт поршня 5 с ограничителями его хода 17, 18, а также контакт шипа 7 в положении 7d (фиг.4, 5) с направляющими пазами 6.The execution of the
Благодаря установке уплотнения 11 в замыкателе 16 при любом положении поршня 5 обеспечивается защита запоршневой полости 15 от проникновения в нее в процессе бурения бурового раствора с выбуренными частицами породы из кольцевого пространства 14.Thanks to the installation of the
Настоящее изобретение позволяет повысить надежность циркуляционного клапана, снизить затраты гидравлической мощности на бурение и промывку ствола скважины.The present invention improves the reliability of the circulation valve, reduces the cost of hydraulic power for drilling and flushing the wellbore.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010107565/03A RU2426862C1 (en) | 2010-03-03 | 2010-03-03 | Drill circulating valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010107565/03A RU2426862C1 (en) | 2010-03-03 | 2010-03-03 | Drill circulating valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2426862C1 true RU2426862C1 (en) | 2011-08-20 |
Family
ID=44755855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010107565/03A RU2426862C1 (en) | 2010-03-03 | 2010-03-03 | Drill circulating valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2426862C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103321568A (en) * | 2013-07-17 | 2013-09-25 | 西南石油大学 | Long-service-life high-performance screw drill |
CN103527124A (en) * | 2013-10-12 | 2014-01-22 | 王岳 | Unlimitedly-opened/closed by-pass valve and well drilling system |
RU2638999C1 (en) * | 2014-02-24 | 2017-12-19 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Flow control through drilling tool |
CN108533199A (en) * | 2018-03-20 | 2018-09-14 | 西南石油大学 | A kind of cycle controlled bypass valve |
RU2682271C1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Circulation valve of drill column |
WO2019079946A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 盐城市锦瑞石油机械有限公司 | Bypass valve structure for oil screw drill |
RU221930U1 (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | CIRCULATION SUB WITH CONVERTER DRIVE |
-
2010
- 2010-03-03 RU RU2010107565/03A patent/RU2426862C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103321568A (en) * | 2013-07-17 | 2013-09-25 | 西南石油大学 | Long-service-life high-performance screw drill |
CN103321568B (en) * | 2013-07-17 | 2015-07-01 | 西南石油大学 | Long-service-life high-performance screw drill |
CN103527124A (en) * | 2013-10-12 | 2014-01-22 | 王岳 | Unlimitedly-opened/closed by-pass valve and well drilling system |
CN103527124B (en) * | 2013-10-12 | 2016-06-29 | 王岳 | Infinite switch bypass valve and well system |
RU2638999C1 (en) * | 2014-02-24 | 2017-12-19 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Flow control through drilling tool |
US10316647B2 (en) | 2014-02-24 | 2019-06-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Regulation of flow through a well tool spring |
WO2019079946A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 盐城市锦瑞石油机械有限公司 | Bypass valve structure for oil screw drill |
CN108533199A (en) * | 2018-03-20 | 2018-09-14 | 西南石油大学 | A kind of cycle controlled bypass valve |
RU2682271C1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Circulation valve of drill column |
RU221930U1 (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | CIRCULATION SUB WITH CONVERTER DRIVE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2426862C1 (en) | Drill circulating valve | |
RU2530810C2 (en) | Intelligent system of well finishing for wells drilled with large vertical deviation | |
US7219743B2 (en) | Method and apparatus to isolate a wellbore during pump workover | |
EP2666957A2 (en) | Gas lift valve with ball-orifice closing mechanism and fully compressible dual edge-welded bellows | |
RU2459928C1 (en) | Packer | |
AU2009213898A2 (en) | Flow stop valve | |
CN202300332U (en) | Underground staging device for plunger gas production system and multi-stage plunger gas production system | |
RU166931U1 (en) | REUSABLE CIRCULATION VALVE | |
CN102817575B (en) | Downhole blow-out preventer with automatic controlling and anchoring function | |
RU2658851C1 (en) | Circulation adapter | |
CN103261560A (en) | Tools for use in subterranean boreholes having expandable members and related methods | |
US20230028424A1 (en) | Apparatuses, systems and methods for hydrocarbon material from a subterranean formation using a displacement process | |
CN102071916A (en) | Oil-water separate mining string of bottom water reservoir and jet pump thereof | |
AU2011353019B2 (en) | Method and apparatus for controlling fluid flow into a wellbore | |
CN104389554A (en) | Underground pressure control circulating switch valve | |
RU2334866C1 (en) | Device for simultaneous-separate operation of multypay well | |
CN201090177Y (en) | Multifunctional check valve | |
RU194815U1 (en) | DRILL CIRCULATION VALVE | |
US9822607B2 (en) | Control line damper for valves | |
CN104747117B (en) | A kind of underground blow-out preventing device | |
CN104060959A (en) | Conventional well-flushing valve, pumping well and well flushing method for pumping well | |
RU2303116C1 (en) | All-purpose valve for downhole motor | |
CN109072679B (en) | Downhole tool with open/closed axial and lateral fluid passages | |
CN104100206A (en) | Drill bit with stabilizer | |
RU2407876C1 (en) | Overflow valve of downhole motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140304 |