SU1661375A1

SU1661375A1 - Casing float valve

Info

Publication number: SU1661375A1
Application number: SU894687683A
Authority: SU
Inventors: Валентин Васильевич Еременко; Екатерина Михайловна Волосникова; Аркадий Ашурович Абрамов; Николай Николаевич Долженко
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1989-05-05
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение относитс к цементированию скважин, а именно к обратному клапану дл обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы обратного клапана. Клапан включает корпус 1 с седлом 2 и шаровые затворы 3, дроссель, выполненный в виде диска 4 с центральным 7 и периферийными 5 отверсти ми и взаимодействующих с ними подпружиненных жесткой кольцевой перегородки 6 и втулки 8 с торцовым входным отверстием 9 и боковыми окнами 10. Перегородка 6 и втулка 8 подпружинены пружиной 11, размещенной с возможностью взаимодействи своей внутренней поверхности с наружной поверхностью втулки 8 против боковых окон 10 в ней. Сечение витков пружины выполнено в виде трапеции с большим основанием на внутренней ее поверхности. Угол между сторонами смежных витков равен 12 - 15°, а минимальное рассто ние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама, наход щиес в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проход т между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаютс между витками, опира сь на наклонные стороны смежных витков, с увеличением скорости движени обсадной колонны при ее спуске увеличиваетс и перепад давлени на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещаетс вверх, сжима пружину 11 вплоть до полного соприкосновени ее витков. Твердые частицы шлама отжимаютс без заклинивани и внешней поверхности пружины, освобожда щель дл прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.The invention relates to cementing wells, and specifically to a casing check valve. The goal is to increase the reliability of the check valve. The valve includes a housing 1 with a saddle 2 and ball valves 3, a choke made in the form of a disk 4 with a central 7 and 5 peripheral holes and cooperating with them spring-loaded rigid annular partition 6 and bushings 8 with an end inlet 9 and side windows 10. Partition 6 and the sleeve 8 are spring-loaded with a spring 11 placed with the possibility of the interaction of its inner surface with the outer surface of the sleeve 8 against the side windows 10 therein. The cross section of the coils of the spring is made in the form of a trapezoid with a large base on its inner surface. The angle between the sides of adjacent coils is 12-15 °, and the minimum distance between adjacent coils of the spring in the initial position is less than the width of the side windows 10 of the bush 8. Solids from the sludge that are in the drilling mud or running between the coils of the spring and then more freely through the windows 10, or linger between the turns, leaning on the inclined sides of the adjacent turns, with increasing speed of movement of the casing string during its descent, the pressure drop to the lower end of the sleeve 8 increases. At the same time the sleeve 8 meschaets upwards, compressing spring 11 until abutment of its full turns. Sludge solids are squeezed out without jamming and the outer surface of the spring, freeing the gap for passage of clean drilling mud into the window 10, is self-cleaning from sludge particles. 3 il.

Description

ние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама , наход щиес в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проход т между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаютс между витками, опира сь на наклонные стороны смежных витков, с увеличением скорости движени обсаднойbetween adjacent coils of the spring in the initial position is less than the width of the side windows 10 of the sleeve 8. Sludge solids in the drilling fluid, when running the casing, either pass between the coils of the spring and then more freely through the windows 10, or are delayed between the coils, resting Subscribe to the sloping sides of adjacent turns, with an increase in casing speed

колонны при ее спуске увеличиваетс и перепад давлени на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещаетс вверх, сжима пружину 11 вплоть до полного соприкосновени ее витков. Твердые частицы шлама отжимаютс без заклинивани и внешней поверхности пружины, освобожда щель дл прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.When the column is lowered, the pressure drop to the lower end of the sleeve 8 increases. At the same time, the sleeve 8 moves upward, compressing the spring 11 until the turns of its turns are completely in contact. Sludge solids are squeezed out without jamming and the outer surface of the spring, freeing the gap for passage of clean drilling mud into the window 10, is self-cleaning from sludge particles. 3 il.

Изобретение относитс к устройствам, примен емым в процессе креплени скважин и предназначенным дл снижени гидродинамических давлений на стенки скважин при спуске обсадных колонн, обеспечени регулируемого заполнени спускаемой колонны жидкостью из скважины и предотвращени обратного поступлени в колонну тампонажного раствора после вытеснени его в заколонное пространство через башмак колонны.The invention relates to devices used in the process of well casing and designed to reduce the hydrodynamic pressures on the borehole walls during casing, ensure the controlled filling of the discharge column with liquid from the borehole and prevent backflow of the cement slurry into the column after displacing it into the annulus through the casing shoe. .

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы устройства.The aim of the invention is to improve the reliability of the device.

На фиг. 1 изображен клапан, общий вид, разрез; на фиг. 2 - размещение пружины в исходном положении; на фиг. 3 - положение деталей дроссел при частичном сжатии пружины.FIG. 1 shows a valve, general view, section; in fig. 2 - spring placement in the initial position; in fig. 3 - the position of the parts throttle with partial compression of the spring.

Обратный клапан дл обсадных колонн состоит из корпуса 1 с размещенными в нем седлом 2 под шаровой затвор 3, дросселем, выполненным в виде жестко закрепленного в корпусе 1 диска 4 с периферийными отверсти ми 5, перекрываемыми жесткой кольцевой перегородкой 6, и центральным осевым каналом 7 дл размещени в нем втулки 8 с входным торцовым отверстием 9 и боковыми окнами 10 шириной h. Перегородка 6 и втулка 8 подпружинены пружиной 11, размещенной с возможностью взаимодействи своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью втулки против боковых окон 10 в ней. Сечение витков пружины 11 выполнено в виде трапеции 12с большим основанием 13 на внутренней поверхности пружины. Минимальное рассто ние между соседними витками Змин в исходном положении меньше ширины боковых окон h во втулке 8. Угол «между сторонами смежных витков пружины 11 больше угла естественного откоса частиц выбуренной породы, смоченной буровым раствором (угол /). Принимают значение а™ 12 - 15°, так как дл большинства геолого-технических условий проводки скважин этот угол естественного откоса не превышает 6°30 (/ 6°30).The casing check valve consists of a body 1 with a seat 2 located under it by a ball valve 3, a choke made in the form of a disk 4 rigidly fixed in the body 1 with peripheral holes 5 blocked by a rigid annular partition 6, and a central axial channel 7 dl placing the sleeves 8 therein with an inlet face hole 9 and side windows 10 of width h. The partition 6 and the sleeve 8 are spring-loaded with a spring 11 placed with the possibility of their inner surface interacting with the outer surface of the sleeve against the side windows 10 therein. The cross section of the coils of the spring 11 is made in the form of a trapezium 12 with a large base 13 on the inner surface of the spring. The minimum distance between adjacent turns Zmin in the initial position is less than the width of the side windows h in the sleeve 8. The angle "between the sides of adjacent turns of the spring 11 is greater than the angle of repose of particles of cuttings moistened with drilling mud (angle /). The value of a ™ is 12–15 °, since for the majority of geological and technical conditions of wells, this angle of repose does not exceed 6 ° 30 (/ 6 ° 30).

Клапан работает следующим образом. Клапан устанавливают в колонну и спускают с ней в скважину без шара 3. При этом вытесн емый из скважины буровой растворThe valve operates as follows. The valve is installed in the column and lowered with it into the well without the ball 3. At the same time, the drilling fluid displaced from the well

разветвл етс на два восход щих потока: один из них направлен по затрубью, а другой - в колонну через отверстие 9 и боковые окна 10 между витками пружины 11 (периферийные отверсти 5 при спуске колонныit divides into two ascending flows: one of them is directed along the annulus, and the other into the column through the opening 9 and the side openings 10 between the turns of the spring 11 (peripheral openings 5 when the column goes down

перекрыты кольцевой перегородкой 6). Наход щиес в буровом растворе твердые частицы шлама либо проход т между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаютс между витками,overlapped by an annular partition 6). Solid sludge particles in the drilling mud either pass between the spring coils and then more freely through the windows 10, or are trapped between the turns,

опира сь на наклонные стороны смежных витков (фиг. 3). С увеличением скорости движени колонны при ее спуске увеличиваетс и перепад давлени на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещаетс вверх,Lean on inclined sides of adjacent turns (Fig. 3). With an increase in the speed of movement of the column during its descent, the pressure drop to the lower end of the sleeve 8 also increases. At the same time, the sleeve 8 moves up

сжима пружину вплоть до полного соприкосновени ее витков (фиг. 3). Твердые частицы шлама отжимаютс без заклинивани к внешней поверхности пружины, освобожда щель дл прохода в окно 10 чистогоcompressing the spring up to the full contact of its turns (Fig. 3). The solid particles of the sludge are pressed without wedging to the external surface of the spring, freeing a gap for passage into the window 10 of clean

бурового раствора. Поскольку поток раствора направл етс под шламовые частицы, последние ваообще выталкиваютс наружу и удал ютс из зазора между витками.drilling mud. Since the flow of the solution is directed under the sludge particles, the latter are generally pushed out and removed from the gap between the coils.

Дальше при уменьшении скорости спуска колонны вплоть до полной остановки дл наращивани очередной трубы перепад давлени на втулку 8 уменьшаетс и пружина отжимает ее вниз до исходного положени , позвол даже при минимальномFurther, as the descent rate decreases, down to a full stop to build up the next pipe, the pressure drop over the sleeve 8 decreases and the spring pushes it down to its original position, allowing even at minimum

перепаде давлени перепускать буровой раствор через отверстие 9, а также через просвет между витками пружины и окна 10 до выравнивани уровней жидкости в скважине и колонне. Таким образом обеспечиваетс автоматическое регулирование поступлени зашламленного бурового раствора в колонну.a differential pressure to bypass the drilling fluid through the hole 9, as well as through the clearance between the coils of the spring and the window 10 before leveling the fluid levels in the well and the string. In this way, automatic control of the flow of sludge mud into the column is provided.

После спуска обсадной колонны во врем последней перед цементированием промывки скважины в колонну пускают шар 3. доставл ют его с потоком к клапану и, протолкнув через эластичное седло, зар жают его в рабочее положение дл предупреждени обратного перетока жидкости из скважины в колонну.After the casing has been lowered, the ball 3 is allowed to enter the string before cementing the well into the string. It is delivered with a flow to the valve and, pushing through the elastic seat, it is loaded into the working position to prevent the fluid from flowing back into the string.

Claims

The beneficial effect of using the proposed valve is expressed in increasing the reliability of the throttles and sha; valve closure, which reduces the time spent on casing by eliminating process stops for topping up the columns with liquid from above, and also eliminates the need for additional drilling of cement glasses in the column generated in cases of backflow of the cement slurry into the column through the faulty valve. Claims: Casing check valve comprising a body with a seat and a ball.

figure 2.

Editor I. Shulla

fig.Z

Compiled by M. Kucher wa

Tehred M.MorgentalKorrektor M.Demchik

gate, spring and throttle, made in the form of a disk with central and peripheral holes

interacting with them spring-loaded rigid ring partitions and sleeves with an end inlet and side windows, characterized in

5 that, in order to increase the reliability of its operation, the spring is arranged to interact with its inner surface with the outer surface of the sleeve against the side windows in it, and the cross section of the spring coils is made in the form of a trapezium with a large base on the inner surface of the spring, and the angle between the sides of adjacent coils equal to 12 - 15 °, and the minimum distance between adjacent coils of the spring in the initial position is less than the width of the side windows in the sleeve.

eight

W