Клапан для бурильной и насосно-компрессорной колонн

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных, газовых и другого назначения скважин и предназначено для обеспечения нормальных условий спуско-подъемных операций и проведения прямых и обратных промывок при бурении, освоении и ремонте скважин. Цель - увеличение срока службы и повышение эффективности работы клапана. Для этого установленное в корпусе 1 клапана седло имеет верхнюю и нижнюю посадочные поверхности и выполнено в виде двух зажимных дисков 2 и размещенной между ними упругой эластичной диафрагмы (Д) 3. Последняя образована секторными элементами со скошенными торцами 5. Запорный элемент клапана выполнен в виде шара 9 из материала, удельный вес которого меньше удельного веса промывочной жидкости. Над и под седлом расположены жестко связанные с корпусом 1 ограничители 8 перемещения шара 9. При изменении давления шар 9 мгновенно перекрывает седло. При взаимодействии шара 9 с Д 3 первоначальное его прижатие к Д 3 и создание герметичности осуществляется за счет плавучести, а дальнейшее прижатие происходит за счет перепада давления жидкости. При увеличении давления изменяется форма Д 3 и тем самым увеличивается площадь контакта с шаром 9. Обеспечение герметичности осуществляется за счет прижатия шаром 9 секторных элементов друг к другу. Плотное прилегание секторных э

5е 21в 47/10 в"устро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 2! В 34/!О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I (2!) 4(il_#_()4i!,23-():! (22) I () ()2.)(6 (46) 15.0!.!)(). Вгол, ¹ 2 (7! ) Всссон>зный íаучно-ис«л<,д овательский ичсти уг 6 ровой техники (72i !1. K. (,утугин, M О. Крис,, В. 11, Зверев, В. . Ьудайтис и Н. Л 1Цзвел< в (>,3) 622 24 .((5 (()8о.й ) ()f<) х в го I < h<)<. < << << (PT< . I 4«г<30 <,(.<. Р ,ЛЪ )()<)131, кл. Е 2! В 43/()(), 1<д76

11ат< пт (.111A Х Э)<)6825, h, h 166 224, оп1 блик. 1 )6:) „„Я0„„1535969 A 1

2 (54) КЛАПАН ДЛЯ БУРИЛЬНОЙ И НА(ОС!10-КОМПРЕССОРНОЙ КОЛОНН (57) Изобретение относится к строительству и эксплуатации нефтяных, газовых и друго<о назначения скважин и предназначено для обеспечения нормальных условий спуско-подъемных операций и проведения прямых и обратных промывок при бурении. освоении и ремонте скважин. Цель — - уве IH÷åí«<. срока службы и повышение эффективн< сти работы клапана. Для этого установ.ц нное в корпусе клапана седло име!

535969 ет верхнюю и нижнюю:)осадочныс поверх-, ности и выполнено в виде двух зажимных дисков 2 и размещенной между ними упругой эластичной диафрагмы (Д) 3. Последняя образована секторными элементами со ско пенными торцами 5. Запорный элемен- клапана выполнен в виде шара 9 из ма-ериала, удельный вес которого меныпе удельного веса промывочной жидкости. Над и под селлом расположены жестко связанные с корпхсом ограничители 8 перемещения шара 9. При изменении давления шар 9 мгновенно перекрывает седло. Г!ри взаимодействии шара 9 с Д 3 первонычальнос \ го

И зо О р сTt> E I H t> o T H () c и т с я к с T p () H т с .т ь(T B >> эксплуатации нефтяных, газовы и лругогс> назначения скважин, а конкретно к оборулованию бури lf>flblx и насосно-компрессорHblx колонн для обеспечения нормальных условий спуско-подъемных операций и проведения прямых и обратных промывок при бурении, освоении и ремонте скважин. !

1ель изобретения увеличение сроки службы и повышение эффективности работы клапаны

На фиг. изображен к.)ыпын л.lH блрильных и на ocHo-hoчllp«cñopиых K()лони, р iзре1; иы фиг. 2 (>fi:)р; .. ) (t),i фи г. !; Hы фиг. 3 !)E) dPt (1> . > фиг. !

ХЛа Пан (. О T()H× lid hOpll, са 1,: I.<>,,(> 1

K()TopoI о становл«Ho (Lb t(), Bbliit).(н виде двух ижичиых дисков и раси .(Ожснной лц жлу ними упру I >lit и « лиафрагчы 3. Образованн(>й рыспо.fc) < ными вныхлсст секторными s.lt чен сыми 1.

Диски 2 имеют одинаковхю конф«г), р" ILflf(), иыпример расширяющсйся стрхи, и образуют с K()düöåâîé диафрагмой сел.lt с верхHt.é и нижней посадочными новt pxí<>cтями, секторные элсмс нты 4 иM«K)т cко(пенные

TopIlbl 5. В качестве материала лля «3готовления диафрагмы 3 чожст быть ис(пользован упругий эластичный материал, например резина, армированная резины. резина в сочетании с износостойкич И.I3«тиком и т. п. Диафрагма 3,L«.I«I корпус на две полости — верхнюю 6 и нижнюю 7, в которых рс>змеи)ены ограничит(1« 8 перемещения шара 9. Размер шара 9 л(«ныл(( диаметра отверстия зажимных zfi«KOB, ио больше отверстия диафрагмы 3. !И;>р 9 выпо.>нен из эластичного матерны.);), например

ПОЛИамнда, ПОЛИЭт«ЛЕНа, З3 СЧ«т .э>ОГО C()X рыняет свои размеры при любы.(лывлениях и обеспечивает постоянство рабочих p;ic«егиых параметров к 13I)3EI3 «и 1K)(>blx г.lt,би

íàx. Так как удельный вес мыг«ри,t.i(i п(ара меньше уле Ib«on> Bec;t проч,<во«пои прижатие к Д 3 и создание герметичности осуществляется за счет плавучести, а дальнейшее прижатие происходит за счет перепада давления жидкости При увеличении давления изменяется форма Д 3 и тем самым увеличивается площадь контакта с шаром 9. Обеспечение герметичности осуществляется за счет прижатия шаром 9 секторных элементов друг к другу. Плотное прилегание секторны элементов Д 3 к поверхности диска 2, имеющего форму pdcf)JHряющейся струи, обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления и повыц>3«т долговечность Д 3. 3 ил жи Lho«TII,;<> при изм(ненни д()вления шыр

20 xirf«)B< нно перекроет с«1ло.

При И3;,<м< 1! йстпи«п(ыра с 0.13(Ifftií() упруп>й лиыфр:1, Иой и(рв<)начальное приж,)

THå пары к диафрагме и создание гер )етичп<)с ти ос Уlll«с <ВЛЯ«тСИ За счеl ЕгО (> И

25 вучсст>1, ы лальнейп)ее при жатие Hpo«cxолит 13 « «r перепала давления жидкости, f1pHчем элзс I Hчныя диафрагм;1 при увс"IHчеиии давления измс няет свою формх сед .13. ы тем самым увеличивыстся If.)ощаль ко)г(акты с шаром.

Обеспечение герметичности лиыфра(мы ()супсествляется за счет Ipf1)hdTHH шаром 9 ,(.к орных элементов 4 Jpóã к лруl ó. Пр« ц" при повышении давления площадь ко>)такт;1 пыра с диафрагмой (ct ллом увел и ч H н 3 (. Tс я, 1(1 е M c а м bl . >1 у Bt, 1 и 1 и в ы t 1 (. я

I «ÐÌÅTH (НОС(Ь.

Ла с«с г сымоц«нтрирования пы!>ы обеспечивается равномерное при кати(всс.х сс к горны . элем HT()B, à K() I да пр>1 л<>с ти ж«иии опрелел("нного расчетного пеp(f1;i,l;i лавлеиин Llllip пролавлива(тся черс (д(ыф

4О рыгму, Bi>llllpдшие из KoHT3KTd Лр. I c гоч с кторные -)лементы 4 свободно 1 рог)1 баю)ся. Г1лотное прилегание секторов диафрагмы к поверхности зажичного лиска 2, имеющего форму расширяю<ней«я сгру и, 45 обеспечивает минимальные гилравлические сопротивления и повышает долговечность диафрагмы, так как при этих условиях усl раня«тся хаотическое их колебание в в>,itокоскоростнои «Tpv(.

При бурении скважин клапан р;)богd(ò

5Q следующим об>разом.

Клапан мо(1 гируется внизу бурильной колонны. При спуске шар располагается в в«рхней полости 6, что обеспечивает свободHot> (поступление промывочной жидкости в колонну из зытрубья. В случае необходимос55 ги провсдения промежуточной проработки цир 9 (1(током при определенном перепале лыв i«IIHH пс)>емещастся в нижнк>ю полость 7. При остановке промывки шар пе1535969

Формц.:га изобретения

Гocтави тель В Ро гииа

1 с,t и г»р М К еле м< iii Техре» И Верес Еоррсктор Н Король

Зак, нь Тираж 461 Г1опписное

ВНИИПИ l ° i -,äðñòíãííîãî коми-ета по изобретенинм и открыл инi при ГЕНТ (:CCP

111(),и5. Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб, а. 4 5

П1н инн<ьiсгн, нгн -инаатсльский комбинат «Патент», г Ужгород, i. . Гагарина, ll)l рекрывает отверстие диафрагмы 3 и тем самым предотвращает поступление зашламленности промывочноЙ жидкости в колонну.

При дальнейшем спуске инструмента при закрытом клапане, например на 20 м, и возрастании давления жидкости в трубах и затрубье шар 9 продавливается в верхнюю полость 4, что обеспечивает свободное поступление промывочной жидкости из затрубья в трубы. При достижении забоя и ведении проце(са бурения шар 8 потоком перемещается в полость 6. При остановке бурения, например для наращивания, шар 9 перекрывает отверстие диафрагмы 3 и предотвращает поступление в колонну труб зашламленной промывочной жидкости.

Если клапан монтируется в колонне насосно-компрессорных труб, то при спуске колонны шар 9 находится в полости 5, что обеспечивает свободное поступление жидкости в колонну. Г1ри необходимости прекратить поступление жидкости в колонну в ней создается расчегное давление и шар 9 продавливается в полость 6. Прп обратном движении потока жидкости шар перекрывает проходное отверстие диафрагмы, а клапан работает как обратный. В случае необходимости открыть клапан и осуществить обрат нукг промывку в затрубье подается расчегно<. данление и шар 9 продавливается в полость 4. Зля проведения прямой промывки расчетное давление создается в колонне насосно-компрессорных труб и шар 9 продавливается в нижнюю полость 6. Циклы прямой и обратной промывки могут повторяться. Перемещение шара 8 из одной полости в другую осуществляется автоматически при определенном заданном.давлении, регламентируемом установленной ди10 афрагмой 2.

Клапан для бурильной и насосно-компрессорной колонн, содержащий корпус, в полости которого установлено седчо с верхней и нижней посадочными поверхностями, шаровой запорный элемент и ограничители его перемещения, расположенные над и под седлом и жестко связанные с корпусом, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и повышения эффективности работы клапана, седло выполнено в виде двух зажимных дисков и размещенной между ними упругой эластичной кольцевой диафрагмы, образованной распо25 ложенными внахлест секторными элементами со скошенными торцами. причем шар выполнен из материала, удельный вес которого меньше удельного веса промывочной жидкости.