RU2631123C1 - Valve unit of drilling column - Google Patents

Valve unit of drilling column Download PDF

Info

Publication number
RU2631123C1
RU2631123C1 RU2016112461A RU2016112461A RU2631123C1 RU 2631123 C1 RU2631123 C1 RU 2631123C1 RU 2016112461 A RU2016112461 A RU 2016112461A RU 2016112461 A RU2016112461 A RU 2016112461A RU 2631123 C1 RU2631123 C1 RU 2631123C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
module
drill string
hollow piston
drilling
Prior art date
Application number
RU2016112461A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Молодило
Родион Петрович Сударев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority to RU2016112461A priority Critical patent/RU2631123C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2631123C1 publication Critical patent/RU2631123C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/103Down-hole by-pass valve arrangements, i.e. between the inside of the drill string and the annulus
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/14Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by movement of tools, e.g. sleeve valves operated by pistons or wire line tools
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/02Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/021Check valves with guided rigid valve members the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open

Abstract

FIELD: drilling of soil or rock.
SUBSTANCE: invention relates to drilling equipment and is intended for hydraulic linking of inner cavity of drill column with annular space during tripping operations and for separation of said spaces in drilling conditions, including at low consumption of drilling fluid (liquid). Valve device of drill column contains elements of drill column and overflow valve, which includes a housing, valve pair consisting of a seat installed in housing, hollow piston arranged inside seat, in which there are radial holes, spring, seal. In overflow valve or elements of drill column, connected with overflow valve, there is a module to interact with hollow piston and reduce or completely cover flow passage of hollow piston at supply of drilling fluid, when inner cavity of drill column communicates with annular space. Furthermore, module can be made with variable cross-section along axis or movable, floating in drilling fluid, or in piston of overflow valve.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability and durability of valve unit, including at low consumption of drilling mud.
5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для гидравлического сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при спускоподъемных операциях и для разобщения этих пространств в условиях бурения, в том числе и на пониженном расходе бурового раствора (жидкости). При пониженных расходах бурового раствора и в случае промывки скважины в начальный период на малом расходе бурового раствора, что иногда требуется по регламенту ведения буровых работ, клапан переливной не закрывается, и раствор поступает через радиальные каналы в затрубье, приводя к промыву деталей и выходу устройства из строя.The invention relates to the field of drilling equipment and is intended for hydraulic communication of the inner cavity of the drill string with the annulus during tripping operations and for separation of these spaces under drilling conditions, including at a reduced flow rate of the drilling fluid (fluid). With reduced drilling fluid consumption and in the case of flushing the well in the initial period at a low drilling fluid flow, which is sometimes required by the regulations for drilling operations, the overflow valve does not close, and the fluid enters through the radial channels in the annulus, leading to the washing of parts and the device exit system.

Известно скважинное клапанное устройство (Патент RU №2150575, МПК E21B 34/06, опубл. 10.06.2000), включающее корпус с седлом и радиальными отверстиями, подвижную втулку с обратным клапаном, наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса образует клапанную пару, а обратный клапан в виде клапана золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размещен во внутренней полости подвижной втулки и подпружинен относительно подвижной втулки, при этом подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости. После пуска в работу электронасоса под клапаном и подвижной втулкой повышается давление, обусловленное начальной нагрузкой сжатия пружины. После достижения необходимого перепада давления подвижная втулка с обратным клапаном перемещается вверх и садится кромку седла. Дальнейшее возрастание давления жидкости приводит к дополнительному сжатию пружины и открытию радиальных отверстий обратного клапана. После этого жидкость через радиальные отверстия поступает в колонну НКТ. Втулка с конической частью обеспечивает герметичность. Кроме того, по мере возрастания напора для подъема жидкости в колонне НКТ (что сопровождается снижением уровня жидкости в затрубном пространстве скважины) повышается восходящая осевая нагрузка, действующая на втулку в результате увеличения разности давлений под втулкой и над ее конической поверхностью, находящейся под седлом. После остановки электронасоса давление под обратный клапан снизится, пружина опустит пробку до втулки и закроются радиальные отверстия. Под действием обратного потока жидкости втулка с обратным клапаном опустится в нижнее положение до ограничителя наконечника. При этом втулка и пробка обратного клапана находится ниже радиальных отверстий корпуса и тем самым обеспечивается максимальная сообщаемость центрального проходного сечения клапана с радиальными отверстиями.Known downhole valve device (Patent RU No. 2150575, IPC E21B 34/06, publ. 10.06.2000), comprising a housing with a seat and radial holes, a movable sleeve with a check valve, the outer surface of the upper part of the movable sleeve is made in the form of a truncated cone, which forms a valve pair with the housing seat, and a check valve in the form of a spool type valve with radial holes and a plug is placed in the inner cavity of the movable sleeve and is spring-loaded relative to the movable sleeve, while the movable sleeve and the check valve olneny with the possibility of moving the movable sleeve to fit on the body seat and the subsequent opening of the radial holes of the check valve when the liquid pressure. After starting up the electric pump under the valve and the movable sleeve, the pressure increases due to the initial compression load of the spring. After reaching the required pressure drop, the movable sleeve with a check valve moves up and the edge of the seat sits. A further increase in fluid pressure leads to additional compression of the spring and the opening of the radial holes of the check valve. After that, the fluid through the radial holes enters the tubing string. The tapered sleeve ensures tightness. In addition, as the pressure increases to raise the fluid in the tubing string (which is accompanied by a decrease in the fluid level in the annulus of the well), the upward axial load acting on the sleeve increases as a result of the increase in the pressure difference under the sleeve and over its conical surface under the saddle. After the electric pump stops, the pressure under the non-return valve will decrease, the spring will lower the plug to the sleeve and the radial holes will close. Under the action of the reverse fluid flow, the sleeve with the non-return valve will lower to the lower position to the tip limiter. At the same time, the sleeve and plug of the non-return valve are located below the radial openings of the housing and this ensures the maximum connectivity of the central passage section of the valve with the radial holes.

Недостатком известной конструкции является быстрый износ и нестабильное закрытие клапана при циркуляции промывочной жидкости при заторможенном роторе, при шламовании двигателя или в случае его "прихвата" в скважине.A disadvantage of the known design is the rapid wear and unstable closing of the valve during circulation of the flushing fluid when the rotor is inhibited, when the engine is sludged or if it is “stuck” in the well.

Известен переливной клапан фирмы «Dyna-Drill» (см. книгу Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. «Винтовые забойные двигатели», том 2, М., ООО «ИРЦ Газпром» 2007 г., стр. 95, рис. 3.34). Переливной клапан содержит полый корпус с боковыми отверстиями, поршень, перемещающийся в корпусе, пружину, седло, упор, уплотнения и манжету, установленную на наружной поверхности поршня.Known overflow valve company "Dyna-Drill" (see book Baldenko DF, Baldenko FD, Gnoev AN "Screw downhole motors", volume 2, M., LLC IRC Gazprom 2007 , p. 95, Fig. 3.34). The overflow valve comprises a hollow body with side openings, a piston moving in the body, a spring, a seat, an emphasis, seals and a cuff mounted on the outer surface of the piston.

При спускоподъемных операциях перепад давления между затрубным пространством и внутренней полостью бурильных труб небольшой, поэтому поршень при помощи пружины удерживается в верхнем положении. Затрубное пространство через радиальные отверстия в корпусе и седле сообщается с внутренней полостью бурильной колонны. Происходит заполнение или опорожнение бурильной колонны. При наличии циркуляции бурового раствора внутри бурильной колонны поршень под давлением жидкости перемещается в нижнее положение и закрывает радиальные отверстия в седле, разделяя затрубное пространство от внутренней полости бурильных труб. Промывочная жидкость поступает в забойный механизм.During tripping operations, the pressure drop between the annulus and the internal cavity of the drill pipe is small, so the piston is held in the upper position by means of a spring. The annulus through the radial holes in the housing and the seat communicates with the internal cavity of the drill string. The drill string is filling or emptying. In the presence of circulation of the drilling fluid inside the drill string, the piston moves to the lower position under fluid pressure and closes the radial holes in the seat, separating the annulus from the inner cavity of the drill pipe. Flushing fluid enters the bottomhole mechanism.

Недостатком известного клапана является то, что манжета установлена на наружной поверхности поршня, а поршень не имеет радиальных отверстий. Поэтому при спускоподъемных операциях манжета не находится в постоянном контакте и подвергается воздействию бурового раствора. Тем самым буровой раствор, перетекая из затрубного пространства вовнутрь бурильной колонны и обратно, засоряет посадочные поверхности седла и манжеты. Вследствие этого повышается абразивный износ манжеты, установленной на наружной поверхности поршня, и увеличивается размыв посадочных поверхностей поршня и седла.A disadvantage of the known valve is that the cuff is mounted on the outer surface of the piston, and the piston does not have radial holes. Therefore, during tripping operations, the cuff is not in constant contact and is exposed to drilling fluid. Thus, the drilling fluid flowing from the annulus into the drill string and vice versa clogs the seating surfaces of the seat and cuff. As a result, the abrasive wear of the cuff mounted on the outer surface of the piston increases, and the erosion of the seating surfaces of the piston and seat increases.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является клапан переливной бурильной колонны (Патент RU №2204688, МПК E21B 21/10, опубл. 20.05.2003), который выбран в качестве прототипа. Он содержит корпус с резьбой на краях, полый поршень, седло и установленную между ними пружину, причем поршень размещен внутри седла и образует с ним клапанную ступенчатую пару, имеющую два пояса скольжения, при этом периметр уменьшенного пояса скольжения седла с нижней частью поршня составляет 0,33-0,77 от периметра увеличенного пояса скольжения седла с верхней частью поршня, а между корпусом и седлом имеется кольцевая щель, которая сообщена с полостью между седлом и поршнем радиальными отверстиями, верхний и нижний элементы бурильной колонны.Closest to the invention in technical essence is a valve overflow drill string (Patent RU No. 2204688, IPC E21B 21/10, publ. 05.20.2003), which is selected as a prototype. It contains a housing with a thread at the edges, a hollow piston, a saddle and a spring installed between them, the piston is placed inside the saddle and forms a stepped valve pair with two slip belts, while the perimeter of the reduced slip belt of the saddle with the bottom of the piston is 0, 33-0.77 from the perimeter of the enlarged slip zone of the seat with the upper part of the piston, and between the body and the seat there is an annular gap, which is connected with the cavity between the seat and the piston by radial holes, the upper and lower elements of the drill string us.

Недостатком и аналогов, и прототипа является неспособность их перекрывать внутреннее пространство от затрубного при пониженных расходах бурового раствора, и в случае промывки скважины на малом расходе бурового раствора, что иногда требуется по регламенту ведения буровых работ или другим причинам, клапан переливной не закрывается, и буровой раствор поступает через радиальные каналы в затрубное пространство, приводя к промыву деталей и выходу устройства из строя. Кроме того, при промывке скважины с открытым клапаном плохо очищается или совсем не очищается ствол скважины, находящийся ниже клапана, так как жидкость проходит через отверстия в клапане, а не через долото.The disadvantage of both analogues and the prototype is their inability to block the interior of the annulus at low drilling fluid flow, and in the case of flushing the well at a low flow rate of the drilling fluid, which is sometimes required by drilling regulations or other reasons, the overflow valve does not close and the drilling the solution flows through radial channels into the annulus, leading to washing parts and the failure of the device. In addition, when flushing a well with an open valve, the wellbore located below the valve is poorly cleaned or not cleaned at all, since the fluid passes through the holes in the valve and not through the bit.

Технической задачей заявленного изобретения является создание клапанного устройства бурильной колонны для обеспечения надежного срабатывания его, быстрого и надежного разобщения внутреннего пространства с затрубным пространством при работе на малом расходе бурового раствора.The technical task of the claimed invention is the creation of a valve device for the drill string to ensure reliable operation of it, quick and reliable separation of the internal space from the annular space when operating at low flow rate of the drilling fluid.

Техническая задача решается тем, что в клапанном устройстве бурильной колонны, содержащем элементы бурильной колонны и клапан переливной, включающий корпус, клапанную пару, состоящую из седла, установленного в корпусе, полого поршня, размещенного внутри седла, в которых выполнены радиальные отверстия, пружину, уплотнения, согласно изобретению в клапане переливном или элементах бурильной колонны, соединяющихся с клапаном переливным, установлен модуль, взаимодействующий с полым поршнем и уменьшающий или полностью перекрывающий проходное сечение полого поршня при подаче бурового раствора, когда внутренняя полость бурильной колонны сообщается с затрубным пространством.The technical problem is solved in that in the valve device of the drill string containing the elements of the drill string and an overflow valve, comprising a housing, a valve pair consisting of a seat installed in the housing, a hollow piston located inside the seat, in which radial holes, spring, seals are made , according to the invention, in the overflow valve or drill string elements connected to the overflow valve, a module is installed that interacts with the hollow piston and reduces or completely closes the passage e cross-section of the hollow piston when the drilling fluid is supplied, when the internal cavity of the drill string communicates with the annulus.

Кроме того, согласно изобретению модуль выполнен с переменным сечением по оси.In addition, according to the invention, the module is made with a variable cross-section along the axis.

Кроме того, согласно изобретению модуль выполнен подвижным.In addition, according to the invention, the module is movable.

Кроме того, согласно изобретению модуль выполнен плавающим в буровом растворе.In addition, according to the invention, the module is made floating in the drilling fluid.

Кроме того, согласно изобретению модуль выполнен в полом поршне клапана переливного.In addition, according to the invention, the module is made in the hollow piston of the overflow valve.

В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, клапанное устройство бурильной колонны дополнительно содержит модуль, с возможностью фиксации модуля так, что обеспечивается надежное срабатывание клапанного устройства бурильной колонны при работе на малом расходе бурового раствора. Наличие модуля, перекрывающего большую часть центрального канала поршня, обеспечивает возникновение дополнительного избыточного перепада давления бурового раствора при подаче его в бурильную колонну, что приводит к перемещению поршня и перекрытию радиальных каналов в поршне даже при пониженном расходе. Снижается (исключается) вероятность несрабатывания клапана и промыва деталей, повышается надежность и продлевается срок службы устройства.In the present invention, in contrast to the prototype, the valve device of the drill string further comprises a module, with the possibility of fixing the module so that reliable operation of the valve device of the drill string when operating at low flow rate of the drilling fluid is ensured. The presence of a module that covers most of the central channel of the piston provides the occurrence of an additional excess differential pressure of the drilling fluid when it is fed into the drill string, which leads to the displacement of the piston and the overlap of the radial channels in the piston even at a reduced flow rate. The probability of valve failure and rinsing of parts is reduced (eliminated), reliability is increased, and the service life of the device is extended.

В предлагаемом изобретении модуль может быть выполнен с переменным сечением по оси, что обеспечивает снижение потерь при повышенном расходе. В отличие от прототипа, в устройстве установлен модуль, который может быть выполнен закрепленным не только в клапане переливном, но и в элементах бурильной колонны - нижнем или верхнем элементах, что обеспечивает возможность применения и существующих клапанов в новых условиях - условиях пониженного расхода жидкости. Модуль может быть изготовлен в элементах бурильной колонны - верхнем или нижнем, например, в частности, на расположенном в нижнем элементе фильтре, и присоединяться к клапану по нижней резьбе, соответственно, или верхней резьбе, при расположении модуля на верхнем элементе, что расширяет границу и позволяет выбрать вариант с наименьшими затратами, в зависимости от конкретных условий.In the present invention, the module can be made with a variable cross-section along the axis, which ensures a reduction in losses at an increased flow rate. Unlike the prototype, a device is installed in the device, which can be mounted not only in the overflow valve, but also in the drill string elements - lower or upper elements, which makes it possible to use existing valves in new conditions - low fluid flow conditions. The module can be made in the drill string elements - upper or lower, for example, in particular, on the filter located in the lower element, and attached to the valve by the lower thread, or upper thread, when the module is located on the upper element, which extends the boundary and allows you to choose the option with the lowest cost, depending on specific conditions.

В предлагаемом изобретении модуль может быть выполнен подвижным, что обеспечивает снижение сопротивления жидкости при спуске бурильной колонны.In the present invention, the module can be made movable, which reduces the resistance of the fluid during the descent of the drill string.

В предлагаемом изобретении модуль может быть выполнен плавающим в буровом растворе в случае неудовлетворительного опорожнения колонны бурильных труб при подъеме по причине, например, большой вязкости раствора.In the present invention, the module can be made floating in the drilling fluid in case of unsatisfactory emptying of the drill pipe string during lifting due to, for example, high viscosity of the fluid.

В предлагаемом изобретении модуль может быть выполнен в полом поршне, что снижает вероятность шламования ГЗД.In the present invention, the module can be made in a hollow piston, which reduces the likelihood of slurry of hydraulic valve.

Выполнение клапанного устройства бурильной колонны с модулем обеспечивает надежное срабатывание (закрытие) с герметичным разъединением внутреннего пространства бурильной колонны с затрубным пространством при работе на малом расходе жидкости.The implementation of the valve device of the drill string with the module provides reliable actuation (closing) with a tight separation of the inner space of the drill string with the annulus when operating at low flow rates.

На фиг. 1 представлен общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с модулем 15, установленным в корпусе 3 на резьбе 13 клапана переливного, с переменным сечением по оси, в транспортном положении.In FIG. 1 shows a General view of the valve device of the drill string in longitudinal section with a module 15 mounted in the housing 3 on the thread 13 of the overflow valve, with a variable cross-section along the axis, in the transport position.

На фиг. 2 представлен общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с модулем 15, установленным в корпусе 3 на резьбе 13 клапана переливного, с переменным сечением по оси, в рабочем положении.In FIG. 2 shows a General view of the valve device of the drill string in longitudinal section with a module 15 mounted in the housing 3 on the thread 13 of the overflow valve, with a variable cross-section along the axis, in the working position.

На фиг. 3 представлен общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с модулем 15, расположенном в верхнем элементе 1 бурильной колонны, в транспортном положении.In FIG. 3 is a longitudinal view in longitudinal section of a drill string valve device with a module 15 located in the upper element 1 of the drill string in a transport position.

На фиг. 4 показан общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с модулем 15, установленным в нижнем элементе 2 бурильной колонны, например на фильтре 19, в транспортном положении.In FIG. 4 shows a general view in longitudinal section of the drill string valve device with a module 15 mounted in the lower element 2 of the drill string, for example on the filter 19, in the transport position.

На фиг. 5 показан общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с подвижным модулем 15, установленным в верхнем элементе бурильной колонны 1, в транспортном положении.In FIG. 5 is a longitudinal view in longitudinal section of a drill string valve device with a movable module 15 installed in the upper element of the drill string 1 in a transport position.

На фиг. 6 представлен общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с плавающим модулем 15, в транспортном положении.In FIG. 6 is a perspective view of the valve assembly of the drill string in longitudinal section with the floating module 15 in the transport position.

На фиг. 7 показан общий вид клапанного устройства бурильной колонны в продольном разрезе с модулем 15 в полом поршне 7 клапана.In FIG. 7 shows a General view of the valve device of the drill string in longitudinal section with module 15 in the hollow piston 7 of the valve.

Клапанное устройство бурильной колонны на фиг. 1 содержит верхний элемент 1 и нижний элемент 2 бурильной колонны, клапан переливной с корпусом 3 с радиальными отверстиями 4, седло 5 с радиальными отверстиями 6, установленное в корпусе 3, и полый поршень 7 с внутренним проходным сечением 8 и радиальными отверстиями 9, который размещен внутри седла 5, пружину 10, расположенную в полом канале между полым поршнем 7 и седлом 5, уплотнения 11, 12, 14, модуль 15. Модуль 15 закреплен к корпусу 3 клапана переливного по резьбе 13. Центральный внутренний проходной канал 8 полого поршня 7 соединяет вход клапана A с затрубным пространством 17 через радиальные отверстия 9, 6, 4 и выход клапана Б. Корпус 3 имеет концевые верхнюю и нижнюю резьбы 16, 18. На участке B создается дополнительное местное гидравлическое сопротивление. Формы выполнения модуля 15 и расположение в клапанном устройстве бурильной колонны, представленные на фиг. 1-7, могут быть различными. Модуль 15 может быть установлен в верхнем элементе 1 бурильной колонны фиг. 3, фиг. 5, фиг. 6, который присоединен к корпусу 3 клапанного устройства по верхней резьбе 16. На фиг. 4 показано клапанное устройство с модулем 15, выполненным на фильтре 19 нижнего элемента 2 бурильной колонны, который присоединяется с корпусом 3 по нижней резьбе 18. На фиг. 5 представлена конструкция устройства с подвижным модулем 15, который находится в направляющей фиксатора 20, закрепленного в верхнем элементе 1 бурильной колонны. На фиг. 6 представлен вариант, аналогичный фиг. 5, но модуль 15 выполнен плавающим в буровом растворе, в момент включения промывки скважины. На фиг. 7 показан вариант выполнения модуля 15 на полом поршне 7 клапана переливного в транспортном положении. В радиальные отверстия 4 может устанавливаться пробка 21 для защиты от крупных инородных предметов.The drill string valve device of FIG. 1 contains an upper element 1 and a lower element 2 of a drill string, an overflow valve with a casing 3 with radial holes 4, a saddle 5 with radial holes 6 installed in the casing 3, and a hollow piston 7 with an internal bore 8 and radial holes 9, which is placed inside the seat 5, a spring 10 located in the hollow channel between the hollow piston 7 and the saddle 5, seals 11, 12, 14, module 15. The module 15 is fixed to the valve body 3 over the thread 13. The central internal passage channel 8 of the hollow piston 7 connects valve A inlet with shut the dead space 17 through the radial holes 9, 6, 4 and the outlet of the valve B. The housing 3 has end upper and lower threads 16, 18. In section B, an additional local hydraulic resistance is created. The embodiment of module 15 and the location in the valve assembly of the drill string shown in FIG. 1-7 may be different. Module 15 may be installed in the top member 1 of the drill string of FIG. 3, FIG. 5, FIG. 6, which is connected to the valve body 3 by a upper thread 16. In FIG. 4 shows a valve device with a module 15 arranged on a filter 19 of a lower drill string element 2, which is connected to the housing 3 by a lower thread 18. FIG. 5 shows the design of the device with a movable module 15, which is located in the guide of the latch 20, mounted in the upper element 1 of the drill string. In FIG. 6 shows a variant similar to FIG. 5, but the module 15 is made floating in the drilling fluid, at the time of turning on the flushing of the well. In FIG. 7 shows an embodiment of a module 15 on a hollow piston 7 of an overflow valve in a transport position. In the radial holes 4 can be installed plug 21 to protect against large foreign objects.

Клапанное устройство бурильной колонны работает следующим образом (фиг. 1, 2). При транспортном положении, а также во время спускоподъемных операций (далее СПО) модуль 15 перекрывает большую часть В внутреннего проходного сечения 8 в полом поршне 7 (фиг. 1). При небольшой разнице давления между затрубным пространством 17 и внутренней полостью бурильной колонны Б промывочная жидкость свободно перетекает через радиальные отверстия 4 в корпусе 3 и радиальные отверстия 6 седла 5, радиальные отверстия 9 полого поршня 7. Во время подачи бурового раствора даже при относительно малом расходе за счет перекрытого модулем 15 проходного сечения 8 в полом поршне 7 над полым поршнем 7 возникает и резко растет избыточное давление, которое передвигает полый поршень 7 в нижнее положение (фиг. 2). Между модулем 15 и полым поршнем 7 в таком положении больше нет перекрытия внутреннего проходного сечения 8, а полый поршень 7 удерживается в закрытом (рабочем) положении за счет перепада давления между внутритрубным Б и затрубным пространством 17. Теперь расход бурового раствора может изменяться в большом диапазоне и клапан не откроется, а при работе на максимальном расходе сопротивление в клапане будет незначительным, так как между полым поршнем 7 и модулем 15 образовалось пространство Г (фиг. 2). При использовании существующих клапанов и установленном модуле 15 в верхнем элементе 1 бурильной колонны (фиг. 3) клапанное устройство работает так же, как написано выше (фиг. 1, 2). Клапан с модулем 15 на фильтре 19, в нижнем элементе 2 (фиг. 4), например, работает аналогично клапанному устройству бурильной колонны, представленному на фиг. 1, 2, но в рабочем положении потеря давления в такой компоновке будет выше, чем в других за счет уменьшенного внутреннего проходного сечения в поршне клапана переливного, поэтому такая конструкция может успешно работать только на небольших расходах.The valve device of the drill string works as follows (Fig. 1, 2). In the transport position, as well as during tripping operations (hereinafter referred to as STR), the module 15 overlaps a large part B of the internal passage section 8 in the hollow piston 7 (Fig. 1). With a small pressure difference between the annulus 17 and the inner cavity of the drill string B, the flushing fluid flows freely through the radial holes 4 in the housing 3 and the radial holes 6 of the seat 5, the radial holes 9 of the hollow piston 7. During drilling fluid supply, even at a relatively low flow rate due to the passage section 8 blocked by the module 15 in the hollow piston 7 above the hollow piston 7, excessive pressure arises and increases sharply, which moves the hollow piston 7 to the lower position (Fig. 2). Between the module 15 and the hollow piston 7 in this position there is no longer any overlap of the internal bore 8, and the hollow piston 7 is held in the closed (working) position due to the pressure difference between the in-pipe B and the annular space 17. Now the flow rate of the drilling fluid can vary over a wide range and the valve will not open, and when operating at maximum flow, the resistance in the valve will be insignificant, since a space G has formed between the hollow piston 7 and module 15 (Fig. 2). When using existing valves and an installed module 15 in the upper element 1 of the drill string (Fig. 3), the valve device operates in the same way as described above (Fig. 1, 2). The valve with module 15 on the filter 19, in the lower element 2 (Fig. 4), for example, works similarly to the valve device of the drill string shown in Fig. 1, 2, but in the working position the pressure loss in such an arrangement will be higher than in others due to the reduced internal bore in the piston of the overflow valve, therefore, this design can successfully work only at low costs.

В том случае, если внутреннее проходное сечение между модулем 15 и полым поршнем 7 недостаточно для свободного прохождения бурового раствора для заполнения бурильной колонны при спуске, предусмотрен подвижный модуль 15 (фиг. 5), например, в верхнем элементе 1 бурильной колонны. Подвижный модуль 15 (фиг. 5) свободно перемещается в направляющей фиксатора 20 в верхнее положение (не показано) при спуске бурильной колонны и свободно пропускает жидкость в спускаемые трубы. При включении циркуляции модуль 15 с верхнего положения перемещается вниз, перекрывает проходное сечение 8 в полом поршне 7, создается дополнительное давление и полый поршень 7 опускается вниз и так же, как и при закрепленном модуле 15 (фиг. 1, 2), сопротивление в клапане снижается.In the event that the internal cross section between the module 15 and the hollow piston 7 is not sufficient for the free passage of the drilling fluid to fill the drill string during descent, a movable module 15 is provided (Fig. 5), for example, in the upper element 1 of the drill string. The movable module 15 (Fig. 5) freely moves in the guide of the latch 20 to the upper position (not shown) when the drill string is lowered and freely passes fluid into the descent pipes. When the circulation is switched on, the module 15 moves down from the upper position, blocks the bore 8 in the hollow piston 7, additional pressure is created and the hollow piston 7 goes down and, as with the fixed module 15 (Fig. 1, 2), the resistance in the valve declining.

В случае неудовлетворительного освобождения колонны бурильных труб от раствора при подъеме по причине, например большой вязкости раствора, предусмотрена конструкция с пустотелым плавающим в растворе модулем 15 (фиг. 6). После включения циркуляции потоком бурового раствора модуль 15 передвинется в нижнее положение (фиг. 6), проходное сечение 8 в полом поршне 7 перекроется, что приведет к быстрому росту избыточного давления над полым поршнем 7 и он переместится в нижнее положение. От того, что полый поршень 7 переместился, перекрытие внутреннего проходного сечения 8 в полом поршне 7 больше нет, сопротивление движению жидкости в клапане падает. В зависимости от конкретных условий возможно применение от самых простых неподвижно установленного (фиг. 1) и подвижного модуля 15 (фиг. 6) до более сложного с имеющим переменное сечение по оси (фиг. 1).In the case of unsatisfactory release of the drill pipe string from the solution during lifting due to, for example, high viscosity of the solution, a design with a hollow module 15 floating in the solution is provided (Fig. 6). After the circulation is turned on by the flow of the drilling fluid, the module 15 will move to the lower position (Fig. 6), the cross section 8 in the hollow piston 7 will be closed, which will lead to a rapid increase in overpressure above the hollow piston 7 and it will move to the lower position. From the fact that the hollow piston 7 has moved, the overlap of the internal bore 8 in the hollow piston 7 is no more, the resistance to fluid movement in the valve falls. Depending on the specific conditions, it is possible to use from the simplest fixed-mounted (Fig. 1) and movable module 15 (Fig. 6) to the more complex with a variable cross-section along the axis (Fig. 1).

Модуль 15, выполненный в нижней части полого поршня 7 в виде подвижных лепестков (фиг. 7), работает следующим образом. В транспортном положении при СПО под действием пружины 10 полый поршень 7 удерживается в верхнем положении, а лепестки модуля 15 в закрытом состоянии, внутреннее проходное сечение 8 в полом поршне 7 перекрыто. При включении циркуляции на полый поршень 7 и лепестки модуля 15 давит избыточное давление, лепестки модуля 15 удерживаются в закрытом положении седлом 5. От создавшегося перепада давления полый поршень 7 с модулем 15 переместится в нижнее положение. В этом положении лепестки выйдут из контакта с цилиндрической частью седла 5 и откроются, тем самым лепестки модуля 15 больше не создают сопротивления.The module 15, made in the lower part of the hollow piston 7 in the form of movable petals (Fig. 7), works as follows. In the transport position during the SPO under the action of the spring 10, the hollow piston 7 is held in the upper position, and the petals of the module 15 are in the closed state, the internal passage section 8 in the hollow piston 7 is closed. When the circulation is turned on, the hollow piston 7 and the petals of the module 15 are pressurized, the petals of the module 15 are held in the closed position by the saddle 5. From the pressure drop created, the hollow piston 7 with the module 15 will move to the lower position. In this position, the petals will come out of contact with the cylindrical part of the saddle 5 and open, thereby the petals of the module 15 no longer create resistance.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет обеспечить высокую надежность срабатывания клапанного устройства бурильной колонны за счет содержащегося в нем модуля, создающего дополнительное избыточное давление жидкости при включения циркуляции, в том числе и на малом расходе бурового раствора, а после срабатывания (закрытия) клапанного устройства дополнительное избыточное сопротивление в устройстве падает, что позволяет увеличить долговечность и надежность работы клапанного устройства.Thus, the implementation of the present invention with the above distinctive features in combination with the known features allows to ensure high reliability of the valve assembly of the drill string due to the module contained in it, which creates additional excess fluid pressure when the circulation is turned on, including at a low flow rate of the drilling fluid, and after actuation (closing) of the valve device, the additional excess resistance in the device falls, which allows to increase durability and reliability of the valve device.

Claims (5)

1. Клапанное устройство бурильной колонны, содержащее элементы бурильной колонны и клапан переливной, включающий корпус, клапанную пару, состоящую из седла, установленного в корпусе, полого поршня, размещенного внутри седла, в которых выполнены радиальные отверстия, пружину, уплотнения, отличающееся тем, что в клапане переливном или элементах бурильной колонны, соединяющихся с переливным клапаном, установлен модуль, взаимодействующий с полым поршнем и уменьшающий или полностью перекрывающий проходное сечение полого поршня при подаче бурового раствора, когда внутренняя полость бурильной колонны сообщается с затрубным пространством.1. The valve device of the drill string containing the elements of the drill string and the overflow valve, comprising a housing, a valve pair consisting of a seat installed in the housing, a hollow piston located inside the seat, in which there are radial holes, a spring, seals, characterized in that in the overflow valve or drill string elements connected to the overflow valve, a module is installed that interacts with the hollow piston and reduces or completely covers the bore of the hollow piston when feeding solution, when the inner cavity of the drill string communicates with the annulus. 2. Клапанное устройство бурильной колонны по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен с переменным сечением по оси.2. The valve device of the drill string according to claim 1, characterized in that the module is made with a variable cross-section along the axis. 3. Клапанное устройство бурильной колонны по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен подвижным.3. The valve device of the drill string according to claim 1, characterized in that the module is movable. 4. Клапанное устройство бурильной колонны по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен плавающим в буровом растворе.4. The valve device of the drill string according to claim 1, characterized in that the module is made floating in the drilling fluid. 5. Клапанное устройство бурильной колонны по п.1, отличающееся тем, что модуль выполнен в поршне клапана переливного.5. The valve device of the drill string according to claim 1, characterized in that the module is made in the piston of the overflow valve.
RU2016112461A 2016-04-01 2016-04-01 Valve unit of drilling column RU2631123C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112461A RU2631123C1 (en) 2016-04-01 2016-04-01 Valve unit of drilling column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112461A RU2631123C1 (en) 2016-04-01 2016-04-01 Valve unit of drilling column

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2631123C1 true RU2631123C1 (en) 2017-09-19

Family

ID=59894056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112461A RU2631123C1 (en) 2016-04-01 2016-04-01 Valve unit of drilling column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2631123C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672290C1 (en) * 2017-10-10 2018-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Overflow valve of drill column
RU2780047C1 (en) * 2022-05-13 2022-09-19 Андрей Газимович Гирфатов By-pass device for well flushing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3005507A (en) * 1957-09-30 1961-10-24 Houston Oil Field Mat Co Inc Fluid by-pass for rotary drill bits
RU2204688C2 (en) * 2001-05-23 2003-05-20 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" Overflow valve of drill string with gyrorotor motor
RU69560U1 (en) * 2006-11-13 2007-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" DRILLING RING OVERVALVE
RU113782U1 (en) * 2011-09-07 2012-02-27 Открытое акционерное общество "Воткинский завод" COMBINED DRILL VALVE
RU129142U1 (en) * 2012-12-06 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Воткинский завод" DRILL VALVE CHECK VALVE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3005507A (en) * 1957-09-30 1961-10-24 Houston Oil Field Mat Co Inc Fluid by-pass for rotary drill bits
RU2204688C2 (en) * 2001-05-23 2003-05-20 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" Overflow valve of drill string with gyrorotor motor
RU69560U1 (en) * 2006-11-13 2007-12-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" DRILLING RING OVERVALVE
RU113782U1 (en) * 2011-09-07 2012-02-27 Открытое акционерное общество "Воткинский завод" COMBINED DRILL VALVE
RU129142U1 (en) * 2012-12-06 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Воткинский завод" DRILL VALVE CHECK VALVE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672290C1 (en) * 2017-10-10 2018-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Overflow valve of drill column
RU2780047C1 (en) * 2022-05-13 2022-09-19 Андрей Газимович Гирфатов By-pass device for well flushing
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
US8281866B2 (en) Production tubing drain valve
RU166516U1 (en) DRILLING CIRCULATION ADAPTER
EP2748419B1 (en) Flow activated circulating valve
US9157297B2 (en) Pump-through fluid loss control device
RU2516708C2 (en) Subsurface safety valve
RU2599119C1 (en) Circulation valve of drill column
RU166931U1 (en) REUSABLE CIRCULATION VALVE
RU2671370C2 (en) Crossover valve system and method for gas production
US8678110B2 (en) Mud saver valve and method of operation of same
RU2599120C1 (en) Circulation valve of drill column
RU181350U1 (en) Drill string circulation valve
CA2627822C (en) Top hold down rod pump with hydraulically activated drain and method of use
RU164401U1 (en) UNIVERSAL DRILL VALVE
RU2550119C1 (en) Hydraulic impact device
RU113782U1 (en) COMBINED DRILL VALVE
RU2631123C1 (en) Valve unit of drilling column
RU2204688C2 (en) Overflow valve of drill string with gyrorotor motor
US20170082214A1 (en) Flow valve apparatus
RU2303116C1 (en) All-purpose valve for downhole motor
RU2334866C1 (en) Device for simultaneous-separate operation of multypay well
US4027732A (en) Tool for washing perforations in cased well bore
RU2668100C1 (en) Device for well bottom flushing
RU2229586C1 (en) Controller valve
RU2150575C1 (en) Well valve unit
RU2427702C1 (en) Back valve for drill string

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180402

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190801