Обратный клапан для обсадных колонн

 

Изобретение относится к цементированию скважин, а именно к обратному клапану для 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 отверстиями 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 взаимодействия 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 расстояние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама, находящиеся в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаются между витками, опираясь на наклонные стороны смежных витков, с увеличением скорости движения обсадной колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки 8. При этом втулка 8 перемещается вверх, сжимая пружину 11 вплоть до полного соприкосновения ее витков. Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания и внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1661375 А1 (я)5 Е 21 В 34/10. 33/ 34

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4687683/03 (22) 05.05.89 (46) 07.07.91. Бюл. М 25 . (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.В.Еременко, Е.M.Âîëîñíèêîâà, А.А.Абрамов и Н.Н.Долженко (53) 622.245.124 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 617576, кл. Е 21 В 17/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1218078, кл. E 21 В 34/10, 1984. (54) ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОНН (57) Изобретение относится к цементированию скважин, а именно к обратному клапану для обсадных колонн. Цель — повышение надежности работы обратного клапана. Кла пан включает корпус 1 с седлом 2 и шаровые затворы 3, дроссель, выполненный в виде диска 4 с центральным 7 и периферийными

5 отверстиями 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 взаимодействия 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 3 витков равен 12 — 150, а минимальное рассто1661375 яние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон 10 втулки 8. Твердые частицы шлама, находящиеся в буровом растворе, при спуске обсадной колонны либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна 10, либо задерживаются между витками, опираясь на наклон ные стороны смежных витков, с увеличением скорости движения обсадной

Изобретение относится к устройствам. применяемым в процессе крепления скважин и предназначенным для снижения гидродинамических давлений на стенки скважин при спуске обсадных колонн, обеспечения регулируемого заполнения спускаемой колонны жидкостью из скважины и предотвращения обратного поступления в колонну тампонажного раствора после вытеснения его в заколонное пространство через башмак колонны.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображен клапан. общий вид, разрез; на фиг. 2 — размещение пружины в исходном положении; на фиг. 3 — положение деталей дросселя при частичном сжатии пружины.

Обратный клапан для 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 отверстиями 5, перекрываемыми жесткой кольцевой перегородкой 6, и центральным осевым каналом T для размещения 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 взаимодействия своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью втулки против боковых окон 10 в ней. Сечение витков пружины 11 выполнено в виде трапеции 12 с большим основанием 13 на внутренней поверхности пружины. Минимальное расстояние между соседними витками SM H в исходном положении меньше ширины боковых окон h eo втулке 8. Угол а между сторонами смежных витков пружины 11 больше угла естественного откоса частиц выбуренной породы, смоченНоА буровым раствором (угол p). Принимают значение а- 12 — 15, так как для большинства геолого-технических условий проводки скважин этот угол естественного откоса не превышает 6 30 (P < 6 30). колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки 8.

При этом втулка 8 перемещается вверх, сжимая пружину 11 вплоть до полного соприкосновения ее витков, Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания и внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого бурового раствора, происходит ее самоочистка от частиц шлама. 3 ил.

Клапан работает следующим образом, Клапан устанавливают в колонну и спускают с ней в скважину без шара 3. При этом вытесняемый иэ скважины буровой раствор

5 разветвляется на два восходящих потока: один из них направлен по затрубью, а другой — в колонну через отверстие 9 и боковые окна 10 между витками пружины 11 (периферийные отверстия 5 при спуске колонны

10 перекрыты кольцевой перегородкой 6). Находящиеся в буровом растворе твердые частицы шлама либо проходят между витками пружины и далее более свободно через окна

10, либо задерживаются между витками, 15 опираясь на наклонные стороны смежных витков (фиг. 3), С увеличением скорости движения колонны при ее спуске увеличивается и перепад давления на нижний торец втулки

8. При этом втулка 8 перемещается вверх, 20 сжимая пружину вплоть до полного соприкосновения ее витков (фиг. 3). Твердые частицы шлама отжимаются без заклинивания к внешней поверхности пружины, освобождая щель для прохода в окно 10 чистого

25 бурового раствора, Поскольку поток раствора направляется под шламовые частицы, последние ваообще выталкиваются наружу и удаляются из зазора между витками.

Дальше при уменьшении скорости спу30 ска колонны вплоть до полной остановки, для наращивания очередной трубы перепад давления на втулку 8 уменьшается и пружи.на отжимает ее вниз до исходного положения, позволяя даже при минимальном

35 перепаде давления перепускать буровой раствор через отверстие 9, а также через просвет между витками пружины и окна 10 до выравнивания уровней жидкости в скважине и колонне. Таким образом обеспечива40 ется автоматическое регулирование поступления зашламленного бурового раствора в колонну, После спуска обсадной колонны во время последней перед цементированием про45 мывки скважины в колонну пускают шар 3, доставляют его с потоком к клапану и, про1661375

Рие2

Составитель M.Êó÷åðÿâàÿ

Техред М.Моргентал Корректор M.Äåì÷èê

Редактор И.Шулла

Заказ 2105 Тираж 363 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 толкнув через эластичное седло, заряжают его в рабочее положение для предупреждения обратного перетока жидкости из сква- 50 жины в колонну.

Полезный эффект от использования, предлагаемого клапана выражается в повы. шении надежности работы дросселя и шарового затвора клапана, благодаря чему 55 уменьшаются затраты времени на спуск обсадных колонн за счет исключения остановок процесса для долива колонн жидкостью сверху, а также устраняется необходимость в дополнительных затратах на разбуривание цементных стаканов в колонне, образующихся в случаях обратного перетока тампонажного раствора в колонну через неисправный клапан.

Формула изобретения

Обратный клапан для обсадных колонн, включающий корпус с седлом и. шаровым затвором, пружину и дроссель, выполненный в виде диска с центральным и периферийными отверстиями и взаимодействующих с ними подпружиненных жесткой кольцевой перегородки и втулки с торцовым входным отверстием и боковыми окнами, отл ича ю щийс я тем, что, с целью повышения надежности его работы, пружина размещена с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью втулки против боковых окон в ней, а сечение витков пружины выполнено в виде трапеции с большим основанием на внутренней поверхности пружины, причем угол между сторонами смежных витков равен 12 — 15, а минимальное расстояние между соседними витками пружины в исходном положении меньше ширины боковых окон во втулке.