SU791910A1 - Клапан дл бурильной колонны - Google Patents

Description

(54) КЛАПАН ДЛЯ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

I

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным дл  предотвращени  про влени  через бурильные трубы.

Известен клапан дл  бурильной колонны , содержащий корпус с размещенными в нем затвором, седлом и приводом 1 .

Недостатком указанного клапана  вл етс  низка  нгщежность работы изза незащищенности затвора от эррозии буровым раствором и использовани  буровых растворов в качестве рабочей жидкости.

Наиболее близким решением из известных  вл етс  клапан дл  бурильной колонны, содержащий корпус, камеры рабочего цилиндра с поршнем, затвор и седло fSJ.

Недостаток указанного клапана заключаетс  в том, что он имеет низкую нёщежность работы из-за невозможности предохранени  привода от воздействи  бурового раствора-и износа затвора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы клапана за счёт обеспечени  возможности предохранени  привода от воздействи  бурового раствора и предотвращени  износа его.

Указанна  цель достигаетс  тем, что клапан снабжен золотником с каналами и плунжером с кольцевыми проточками , а в корпусе выполнены заполненные маслом и имеющие эластичные диафрагмы верхн   и нижн   камеры с каналами дл  сообщени  верхней

to камеры с внутритрубным пространством и надплунжерной полостью, а нижней - с затрубным пространством скважины и подплунжерной полостью, причем клапан снабжен установленной на

15 затворе эластичной оболочкой.

На фиг. 1 изображена схема клапана дл  бурильной колонны, верхн   часть; на фиг. 2 - то же, нижн   часть.

20

Клапан дл  бурильной колонны содержит корпус 1, в котором выполнены заполненные маслом и имеющие эластичные диафрагмы 2 и 3 верхн   4 и нижн   5 камеры с каналами 6-9, зо25 лотник 10 с каналами 11, плунжер 12 с кольцевыми проточками 13. Верхн   камера 4 сообщаетс  через каналы 6 с внутритрубным пространством 14, а через каналы 1-е надплунжерной 30 полостью 15. Нижн   камера 5 сообвдаетс  с затрубным пространством скважины через каналы 8, а через канал 9 сообщаетс  с подплунжерной полостью 16. Затвор 17 имеет конусовидную форму с вогнутой поверхностью и уступ 18. Рабочие кромки затвора 17 при открытом положении клапана защищены эластичной оболочкой 19. Затвор 17 жестко св зан штоком 2 с поршнем 21, который делит рабочий цилиндр на верхнюю 22 и нижнюю 23 камеры . Кажда  камера при помощи золотника 10 и плунжера 12 соедин етс  через соответствующие каналы с верхней 4 и нижней 5 камерами. Плунжер 12 подпружинен, пружиной 24.

Если давлени  в камерах 4 и 5 равны (т.е. внутритрубное давление равно давлению затрубного пространства) то плунжер 12, прижатый пружиной 24, будет находитьс  в нижнем положении, которое  вл етс  исходным.

Там же находитс  плунжер 12, если внутритрубное давление больше затрубного (бурение или подъем бурильных труб), так как усилие от перепада давлени  в камерах в этом случае на,правлено вниз (совпадает с направлением усили  пружины).

Когда давление в затрубном пространстве становитс  больше внутритрубного (спуск бурильных труб, развившеес  про вление), то усилие от перепада давлени  в полост х, образованных золотником и плунжером, направлено вверх, что вызывает соответствующее перемещение плунжера и сжатие пружины.

Таким Ьбразом, роль золотника и плунжера заключаетс  в том, что плунжер , реагиру  на изменение величины и направлени  перепада давлени  внутри труб и за трубами, направл ет рабочую жидкость (масл ную среду) из камер 4 и 5 в ту или иную камеру 22 и 23 рабочего цилиндра, тем самым открыва  или закрыва  клапан.

Клапан работает следующим образом При спуске труб в скважину затрубное давление больше внутрйтрубного. При этом рабоча  жидкость поступает из камеры 5 по каналу 9 в подплунжерную полость 16, при этом плунжер 12 перемещаетс  вверх. Упругость пружины 24 подбираетс  таким образом чтобы при заданных пределах перепада давлени  (которые прин ты при спуске труб) соответствующие проточки плунжера 12 при его перемещении находились против отверстий каналов, соеди н ющих камеру 22 с камерой 5, а камеру 23 с камерой 4. В результате рабоча  жидкость из камеры 5 поступает в камеру 22, перемеща  вни поршень 21 и св занный с ним затвор 17 (при этом рабоча  жидкость из камеры 23 вытесн етс  в камеру 4), что приводит к открытию клапана и заполнению труб буровым раствором из скважины.

Через некоторое врем  после окончани  спуска по мере заполнени  труб раствором перепад давлени  уменьшаетс , что приводит к перемещению плунжера 12 под действием пружины 24 вниз, и в результате нижн   камера 5 соедин етс  с камерой 23, а камера 22 с верхней камерой 4. При это поршень 21 под действием имеющегос  незначительного перепада давлени  перемещаетс  вверх, и.клапан закрываетс .

При подъеме труб или бурении, т.е когда внутритрубное давление больше затрубного, плунжер 12 находитс  в нижнем (исходном) положении. В этом случае рабоча  жидкость поступает из-камеры 4 в камеру 22, перемеща  вниз поршень 21 и св занный с ним затвор 17, что приводит к открытию клапана (жидкость из камеры 23 вытесн етс  в емкость 5).

Клапан остаетс  полностью открытым до конца подъема труб, что исключает возникновение перелива бурового раствора при их отвинчивании.

В начале про влени  происходит частичное разбавление бурового раствора , наход щегос  .в скважине, флюидом , поступающим из пласта. Это ведет к снижению удельного веса раствора и в результате к снижению затрубного давлени , которое становит с  меньше внутрйтрубного. В этом случае клапан открыт, и раствор из труб перетекает в скважину. Когда давлени  выравн ютс , то по мере развити  про влени  начинаетс  обратное движение жидкости, т.е. из скважины в трубы с нарастанием величины перепада давлени . При определенном заданном его значении плунжер 12, сжав пружину, поднимаетс  вверх до упора, при этом его проточки соедин ют каналы камеры 5 с камерой 23, а камеру 22 с камерой 4, что вызывает движение затвора 17 вверх, т.е. закрытие клапана.

Эластична  оболочка 19 защищает рабочие кромки затвора 17 от размыва буровым раствором при открытом положении клапана. При движении затвора вверх (закрытие клапана), а также при возвращении его в нижнее положение (открытие клапана) оболочка раст гиваетс , пропускает кромки элемента , затем, сокраща сь, плотно их облегает . Завихрение струи бурового раствора , прокачиваемого по трубам в скважину, образукадеес  ввиду наличи  уступа 18, способствует плотному прилеганию кра  оболочки к его рабочим кромкам.

Клапан позвол ет полностью устранить верю тность про влений через трубы, в результате чего создаютс  более благопри тные услови  дл  ликвидации .возникших выбросов и фонтанов .

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Клапан для бурильной колонны, содержащий корпус, камеры рабочего цилиндра с поршнем, затвор и седло, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет обеспечения возможности предохранения привода клапана от воздействия бурового раствора, он снабжен золотником с каналами и плунжером с кольцевыми проточками, а в корпусе выпол-'' *^и йены заполненные маслом и имеющие эластичные диафрагмы верхняя и нижняя камеры с каналами для сообщения верх- ней камеры с внутритрубным простран· ством и надплунжерной полостью, а нижней - с затрубным пространством скважины и подплунжерной полостью.
2. 2. Клапан поп. 1, отлича- ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения износа, он снабжен уста· новленной на затворе эластичной обо лочкой.