Клапан для обсадных колонн

 

1. 1ША11АН ДЛЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН , включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под нимперекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальгше каналы переменного сечения .и осевой канал, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх, нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом. (Л 2. Клапан поп.1, отличающийся тем, что конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности . .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (11) А зсю Е 21 В 34 р

ГОСХДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3636856/22-03 (22) 25.08.83 (46) 1 5.12.84. Бюл. № 46 (72) А.В.Ладыга, А.И.Булатов, В.N.Михайличейко и А.С.Сабадаш (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.13(088.8) (56) 1. Булатов А.И. и др. Справочник по креплению .нефтяных и газовых скважин. М., "Недра", 1977, с.90-91,.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 617576, кл. Е 21 В 34/10, 197? (прототип). (54)(57) 1. КЛАПАН ДЛЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальные каналы переменного сечения .и осевой канал, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью йовышения надежности работы, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части

И перегородки и связаны между собой щ кольцевым каналом.

2. Клапан по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности..1129329

Изобретение относится к устройствам, применяемым при креплении нефтяных и газовых скважин, и предназначено для автоматического самозаполнения обсадной колонны скважинной жидкостью, уменьшения гидродинамического давления на стенки скважины, снижения веса колонны и предотвращения обратного движения бурового или цементного раствора из затрубного прост- 10 ранства в колонну.

Известен клапан для обсадных колонн, включающий корпус и постоянно подпружиненный тарельчатый запорный элемент 11 j. 15

Однако данная конструкция не обеспечивает автоматического заполнения обсадной колонны при ее спуске скважинной жидкостью и не уменьшает гидродинамического давления на стенки скважины.

Наиболее близким к предлагаемому . является клапан для обсадных колонн, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним, перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней части с осевым каналом и нижней части с радиальными ка- ЗО налами переменного сечения (2 ).

Недостаток устройства заключается в том, что при спуске обсадной колонны в скважину при глубине 1200 м происходит перелив бурового раствора, 35 т.е. клапан теряет способность регулировать поступление раствора в колонну из заколонного пространства.

При повышенном перепаде давления эластичная кольцевая перегородка вдавливается в периферийные отверстия дросселя, сокращается по наружному диаметру или прорывается. При этом отверстия дросселя частично или полностью открываются и являются до- 4> полнительными каналами для нерегулируемого перетока жидкости из заколонного пространства в колонну.

Кроме того, в результате действия знакопеременных нагрузок (спуск кО- 5О лонны — прокачка раствора) в эластич ной кольцевой перегородке, закрепленной одним внутренним ободом на клетке, возникают напряжения изгиба в месте ее заделки (крепления), что приводит к разрушению перегородки, а следовательно, к .раскрытию всех периферийных отверстий, через которые поступает дополнительный объем раствора из заколонного пространства в колонну. В результате, происходит перелив бурового раствора из обсадной колонны при ее спуске в скважину. При этом шар, бросается в опускаемую коМ лонну и вынужденной (незапланированной) промывкой скважины транспортируется в клапан, При дальнейшем спуске обсадной колонны клапан работает подобно аналогу-тарельчатому клапану с присущими ему недостатками: не обеспечивается заполнение обсадной колонны при ее спуске буровым раствором, что нарушает технологию крепления скважины и повьпнает стоимость, создаются большие гидравлические сопротивления при спуске колонны труб, что может привести к серьезным осложнениям при сооружении и эксплуатации скважины. l

Таким образом, существующие конструкции клапанов обратных не обеспечивают надежность в работе и необходимую долговечность.

Цель изобретения — повышение надежности работы клапана в условиях скважины.

Указанная цель достигается тем, что в клапане для обсадных колонн, включающем корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальные каналы переменного сечения и осевой канал, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх, нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом.

Конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности. Ha фиг.1 изображен клапан для обсадных колонн, разрез А-А и вид Б; на фиг.2 — верхняя часть эластичной перегородки, разрез В-В; на фиг.3—

11293

3 нижняя часть эластичной перегородки,,разрез Г-Г.

Клапан для обсадных колонн сос тоит из корпуса 1, седла 2, выполненного в виде эластичной диафрагмы, шарового затвора 3, ограничителя, выполненного в виде дросселя 4 с центральным 5 и периферийными 6 каналами, расположенного под дросселем 4 и перекрывающей его каналы эластичной пе- 10 регородки в виде подпружиненных пружинами 7 верхней части 8 с центральным 9, радиальными 10 и кольцевыми 11 каналами по линии разъема и нижней части 12 с выступом 13 в центре и пе- 15 риферийными каналами 14. Близлежащие торцы верхней 8 и нижней 12 частей эластичной перегородки имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх. Причем ра- 20 диальные каналы 10 выполнены переменного сечения, уменьшающимся к периферийным отверстиям дросселя, а конические поверхности на торцах частей эластичной перегородки могут 25 иметь различный угол конусности.

Корпус на верхнем и нижнем концах имеет резьбы для соединения с трубами °

Клапан работает следующим образом. ЗоОбсадную колонну с клапаном спускают в скважину без шара. При этом происходит непрерывное регулируемое в зависимости от перепада давления заполнение колонны жидкостью через периферийные. каналы 14 нижней части

12,эластичной перегородки, радиальные каналы 10, кольцевые каналы 11и центральный канал 9 верхней эластичной части 8 перегородки, центральный д0 канал 5 ограничителя 4 в колонну обсадных труб.

29

При этом в результате перепада давления в заколонном пространстве и в колонне части эластичной перегородки 8 и 12, сжимаясь и деформируясь в параллельной и перпендикулярной плоскостях относительно их оси, уменьшают рабочее сечение радиальных

10, кольцевых 11 и центрального 9 каналов ° Разновеликая конусность частей перегородки 8 и 12 позволяет направлять поток жидкости в колонну, не перекрывая его мгновенно, а постоянно уменьшая, в то же время она значительно снижает гидравлические сопротивления при прямом потоке жидкости.

При прямом потоке раствора эластичная перегородка отжимается и пропускает его в затрубное пространство скважины. По прекращении данного процесса под воздействием пружин эластичная перегородка возвратится в исходное положение °

Перед цементированием внутрь колонны бросают шар, который потоком жидкости транспортируется на свое рабочее место, не перекрывая прямого потока.

При обратном движении потока происходит упор шара в уплотнительную поверхность диафрагмы, чем обеспечивается надежное перекрытие, а следовательно, и предотвращение обратного движения раствора из заколонного пространства в колонну.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении времени на спуск обсадной колонны за счет экономии времени на долив обсадной трубы буровым раствором.

:1129329

1129329

ВЙИИПИ . Заказ 9419/25 Тираж 564 go eaoe

Филиал ШШ "Йатент™, г. Умуор@д, Прое ткел,ц