Клапан для обсадных колонн

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологической оснастке, применяемой при креплении нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение надежности клапана за счет исключения перетока бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в процессе ожидания затвердевания цемента. Устройство включает полый корпус. В нем размещено клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом. С тарелкой связан подпружиненный шток. Запорный орган снабжен закрепленной на штоке поджимной тарелкой с гнездом под эластичное кольцо на ее верхней торцевой поверхности. Его глубина меньше высоты эластичного кольца. На нижней торцевой поверхности тарелки выполнены обращенные друг к другу выступы, защемляющие эластичное кольцо. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологической оснастке, применяемой при креплении нефтяных и газовых скважин.

Известен тарельчатый обратный клапан (А.И.Булатов, А.Г.Аветисов. Справочник инженера по бурению. М. Недра, 1985, т. I, стр.325-326), применяемый для предотвращения перетока бурового и тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе ожидания затвердевания цемента. Недостатком данного клапана является отсутствие надежной герметизации тарелки и штока запорного органа.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является клапан для обсадных колонн по авт. св. СССР N 1812304, E 21 B 34/10, который включает размещенные во внутренней полости корпуса клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанный с тарелкой подпружиненный шток.

Однако указанный клапан также недостаточно надежен, поскольку при его использовании не исключается перемещение жидкости из заколонного пространства в колонну при ее спуске в скважину.

Задача настоящего изобретения заключается в создании надежной конструкции клапана для обсадных колонн, исключающего переток бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в процессе ожидания затвердевания цемента.

Поставленная задача решается за счет того, что в клапане для обсадных колонн, включающем полый корпус, размещенное в нем клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанного с тарелкой подпружиненного штока, в отличие от прототипа запорный орган снабжен закрепленной на штоке поджимной тарелкой с гнездом под эластичное кольцо на ее верхней торцевой поверхности, глубина которого меньше высоты эластичного кольца, при этом на нижней торцевой поверхности тарелки и верхней торцевой поверхности поджимной тарелки выполнены обращенные друг к другу выступы, защемляющие эластичное кольцо.

Кроме того, контактирующие поверхности штока и верхней тарелки выполнены коническими.

При решении поставленной задачи создается следующий технический результат. Размещение эластичного кольца между выступами тарелок, а также предложенное соотношение высоты кольца с глубиной гнезда обеспечивают даже при небольшом усилии сжатия тарелок выступание кольца на рабочую коническую поверхность, чем достигается надежная герметизация между клапанным седлом и запорным органом.

Выполнение контактирующих поверхностей штока и верхней тарелки коническими, в отличие резьбового соединения штока и тарелки в прототипе, также увеличивает герметичность в этом соединении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид предложенного клапана для обсадных колонн; на фиг. 2 показано размещение эластичного кольца.

Устройство включает полый корпус 1, размещенное в нем клапанное седло 2 с осевыми каналами 3 и запорный орган. Запорный орган выполнен в виде тарелки 4 с рабочей конической поверхностью 5, поджимной тарелки 6 с гнездом 7 под эластичное кольцо 8, связанного с тарелкой 4 штока 9, подпружиненного пружиной 10. Эластичное кольцо 8 размещено в гнезде 7 поджимной тарелки 6. При этом глубина h гнезда 7 меньше высоты H эластичного кольца 8. На нижней торцевой поверхности тарелки 4 выполнен выступ 11, а на верхней торцевой поверхности поджимной тарелки 6 выполнен выступ 12, обращенный к выступу 11. Выступы 11, 12 защемляют эластичное кольцо 8. Поджимная тарелка 6 закреплена на штоке 9 с помощью гаек 13, 14. Контактирующие поверхности 15, 16 штока 9 и тарелки 4 выполнены коническими.

Клапан для обсадных колонн присоединяют к цементируемой колонне (хвостовику) и опускают в скважину. При цементировании раствор проходит через внутреннюю полость корпуса 1, каналы 3, седла 2 и отжимает тарелки 4, 6 запорного органа вместе со штоком 9, преодолевая упругое сопротивление пружины 10, и выходит во внутреннюю полость обсадной колонны (хвостовика), затем заполняет затрубное пространство. После прекращения прокачки цементного раствора и продавочной жидкости клапан захлопывается. При этом выступы 11, 12 тарелок давят на гладкую поверхность эластичного кольца 8, деформируют его и создают кольцевой пояс повышенного давления на резину, что препятствует обратному перетеканию жидкости. Эластичное кольцо 8 выступает над конической поверхностью тарелки 4 и опирается на гладкую коническую поверхность седла 2. Обратное давление давит на поджимную тарелку 6 и запорный орган в целом и плотно прижимает выступающее эластичное кольцо 8 к конической поверхности седла 2. Поджимная тарелка 6 и гайки 13,14 плотно прижимают тарелку 4 к конической поверхности штока 9. Конические поверхности 15, 16 имеют малый наклон образующей конуса, поэтому между ними возникает контактное давление, которое также предотвращает обратное перетекание жидкости.

Формула изобретения

1. Клапан для обсадных колонн, включающий полый корпус, размещенное в нем клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанного с тарелкой подпружиненного штока, отличающийся тем, что запорный орган снабжен закрепленной на штоке поджимной тарелкой с гнездом под эластичное кольцо на ее верхней торцевой поверхности, глубина которого меньше высоты эластичного кольца, при этом на нижней торцевой поверхности тарелки и верхней торцевой поверхности поджимной тарелки выполнены обращенные друг к другу выступы, защемляющие эластичное кольцо.

2. Клапан для обсадных колонн по п.1, отличающийся тем, что контактирующие поверхности штока и верхней тарелки выполнены коническими.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2