Клапан буровой циркуляционный



Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный
Клапан буровой циркуляционный

 


Владельцы патента RU 2426862:

Будянский Вигдор Соломонович (RU)

Изобретение относится к устройствам для бурения глубоких скважин, а именно к погружным управляемым с поверхности клапанам. Обеспечивает надежность клапана, снижает затраты гидравлической мощности на бурение и промывку ствола скважины. Циркуляционный клапан включает соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит корпус, замыкатель с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины, и уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а система поршня содержит поршень с проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия. Проточный канал поршня выполнен сужающимся на входном участке и расширяющимся на выходном участке. На участке его максимального сужения в поршне выполнен перепускной канал, гидравлически сообщающий проточный канал с запоршневой полостью. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для бурения глубоких скважин, а именно к погружным управляемым с поверхности клапанам.

Известны буровые переливные клапаны (см., например, патент РФ №2204688), с помощью которых обеспечиваются заполнение и опорожнение бурильной колонны при спускоподъемных операциях в процессе строительства скважины.

При небольшой подаче (расходе) бурового раствора эти клапаны могут работать в режиме промывки ствола скважины без прокачки раствора через забойный двигатель. Однако при малом расходе не удается полноценно промыть скважину. Поэтому для промывки скважины с повышенным расходом применяют циркуляционный клапан.

Известен циркуляционный клапан (патент США №4.298.077 от 03.11.1981). На работу этого циркуляционного клапана затрачиваются сравнительно большие давление и гидравлическая мощность. Кроме того, на малых расходах жидкости перепада давлений на поршне клапана недостаточно для создания необходимого усилия для его переключения.

Известен циркуляционный клапан, работающий в широком диапазоне величин расхода жидкости (патент США №6.095.249 от 01.08.2000 - прототип). Этот клапан включает соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и направляющих пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит патрубок с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины, замыкатель, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень с проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия, размещенную в запоршневом пространстве между уступом поршня и нижним ограничителем его хода. Создание необходимого перепада давлений на поршне клапана осуществляется установкой в проточном канале поршня дополнительного гидравлического сопротивления, что требует соответствующей переналадки клапана. При этом также не решается проблема дополнительных потерь гидравлической мощности.

Кроме этого, перемещение поршня (опорожнение и заполнение запоршневой полости) в прототипе осуществляется при гидравлической связи запоршневой полости с кольцевым пространством скважины, что вызывает засорение пружины и, как результат этого, потерю работоспособности.

Настоящее изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков. Это достигается тем, что в известном циркуляционном клапане, включающем соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и направляющих пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит корпус в виде патрубка, замыкатель с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины и уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень с сужающимся на входе проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия, размещенную в запоршневой полости между уступом поршня и нижним ограничителем его хода, проточный канал поршня выполнен с переменным сечением от сужающегося на входном участке до плавно расширяющегося на выходном участке, при этом на участке его максимального сужения в поршне выполнен перепускной канал, гидравлически сообщающий проточный канал с запоршневой полостью. Благодаря такому техническому решению удается создать в запоршневой полости зону низкого статического давления и соответственно реализовать повышенный перепад давлений для перемещения поршня.

Кроме того, в клапане запоршневая полость гидравлически разобщена с кольцевым пространством скважины путем установки между замыкателем и поршнем уплотнения.

В предлагаемом техническом решении циркуляционного клапана шипы установлены в системе корпуса, а направляющие пазы выполнены снаружи поршня по замкнутому контуру с открытым выходом на уступ поршня.

Кроме того, проточный канал поршня на выходном участке выполнен с уклоном 3…5°, а между уступом поршня и пружиной или между пружиной и ограничителем хода поршня установлен упорный подшипник.

На фиг.1 показан клапан циркуляционный (продольный разрез), работающий в режиме переливного клапана (верхнее положение поршня).

На фиг.2 показано исполнение клапана циркуляционного, в котором корпус состоит из двух деталей - корпусной и промежуточной гильз.

На фиг.3а показан клапан циркуляционный в закрытом состоянии (нижнее положение поршня, процесс бурения).

На фиг.3б показан клапан циркуляционный, работающий в режиме промывки скважины (среднее положение поршня).

На фиг.4 показан вариант исполнения направляющих пазов поршня с движением шипа в направляющих пазах при перемене положений поршня по замкнутому контуру.

На фиг.5 показан вариант исполнения направляющих пазов с движением шипа в направляющих пазах по непрерывной гребенке.

На фиг.6 и 7 показаны поперечные сечения клапана по шипу и по радиальным каналам корпуса.

На фиг.8 и 9 показаны варианты исполнения клапана с упорным шарикоподшипником, установленным в запоршневом пространстве между упором поршня и ограничителем хода поршня над пружиной (фиг.8) и под пружиной (фиг.9).

Клапан циркуляционный (фиг.1) включает корпус 1, выполненный в виде патрубка с присоединительными резьбами 3, 4, замыкатель 16 с каналами 2, сообщающими внутреннюю полость 8 с кольцевым пространством 14 скважины, и уплотнениями 11 и 24, верхний 17 и нижний 18 ограничители хода поршня, поршень 5 с проточным каналом 19 и уплотнением 10, переключатель 20 с радиальными каналами 21, пружину 9, размещенную в запоршневом пространстве 15 между уступом поршня 22 и нижним ограничителем 18 хода поршня.

Проточный канал 19 поршня выполнен сужающимся на входном участке и плавно расширяющимся на выходе. На участке 12 сужения проточного канала 19 выполнен перепускной канал 13, сообщающий проточный канал 19 с запоршневой полостью 15.

Благодаря установке уплотнения 11 между замыкателем 20 и переключателем 16 запоршневая полость 15 разобщается с кольцевым пространством 14 скважины.

В варианте исполнения клапана, показанном на фиг.1, шипы 7 установлены в корпусе 1, а направляющие пазы 6 выполнены снаружи поршня 5. Направляющие пазы (фиг.4) имеют замкнутый контур с открытым выходом на уступ 22 (фиг.1) поршня 5, а направляющие пазы, показанные на фиг.5, имеют конфигурацию непрерывной гребенки.

Проточный канал 19 на выходном участке 23 выполнен с уклоном 3…5°. Для улучшения окружного перемещения поршня 5 относительно корпуса 1 между пружиной 9 и уступом 22 поршня или ограничителем хода поршня 18 (фиг.1) установлен упорный подшипник 26 (фиг.8, 9).

Как вариант, для повышения технологичности корпус может выполняться составным и включать две детали: промежуточную гильзу 25 (фиг.2) с замыкателем 16, каналами 2, уплотнениями 11 и 24, нижним ограничителем 18 хода поршня, шипами 7 и корпусную гильзу 27 с резьбами 3, 4 и каналами 28 для сообщения каналов 2 с затрубным пространством 14.

Работает клапан буровой циркуляционный следующим образом.

Клапан устанавливают над гидравлическим забойным двигателем (не показан).

При спускоподъемных операциях поршень 5 клапана (фиг.1) занимает верхнее положение относительно корпуса 1, что обеспечивает свободное перетекание бурового раствора при спуске из кольцевого пространства 14 скважины во внутреннюю полость 8 и далее в проточный канал 19, а при подъеме - из проточного канала 19 в кольцевое пространство 14. Таким образом осуществляются заполнение и опорожнение бурильной колонны.

При подаче с поверхности по бурильным трубам бурового раствора на поршень 5 воздействует сила, определяемая перепадом давлений на входе в него и в запоршневой полости 15. Благодаря выполнению в месте сужения 12 проточного канала 19 перепускного канала 13, обеспечиваются низкое давление в запоршневом пространстве 15 и соответственно большая сила, под действием которой поршень 5 перемещается вниз (по ходу движения бурового раствора), преодолевая упругую силу сопротивления пружины 9. При этом поршень 5 может занять относительно корпуса 1 два положения.

Как показано на фиг.2, поршень 5 переместился в крайнее нижнее положение. При этом проточный канал 19 оказался разобщенным с полостью 8 и кольцевым пространством 14 и весь буровой раствор направляется к забойному двигателю для осуществления процесса бурения.

После прекращения подачи бурового раствора поршень 5 под действием упругой силы сжатой пружины 9 возвращается в верхнее положение. При повторной подаче раствора поршень 5 переместится вниз до его среднего положения (фиг.3б), при котором устанавливается сообщение между проточным каналом 19, полостью 8 и кольцевым пространством 14 скважины. Подаваемый буровой раствор производит только промывку ствола скважины.

Переключение клапана с режима промывки на режим бурения производится за счет взаимодействия шипов 7 с направляющими пазами 6 (фиг.4, 5). Положения 7а и 7с шипа относительно направляющих пазов соответствуют верхнему положению поршня 5, положение 7b шипа - нижнему положению поршня и положение 7d шипа - среднему положению поршня.

Снижение затрат гидравлической мощности в клапане достигается тем, что на выходном плавно расширяющемся участке 23 проточного канала 19 с заявленным уклоном происходит практически полное восстановление статического давления.

Выполнение перепускного канала 13 с малым сечением позволяет присоединить к его основной функции еще и дополнительную функцию гидродемпфера, смягчающего контакт поршня 5 с ограничителями его хода 17, 18, а также контакт шипа 7 в положении 7d (фиг.4, 5) с направляющими пазами 6.

Благодаря установке уплотнения 11 в замыкателе 16 при любом положении поршня 5 обеспечивается защита запоршневой полости 15 от проникновения в нее в процессе бурения бурового раствора с выбуренными частицами породы из кольцевого пространства 14.

Настоящее изобретение позволяет повысить надежность циркуляционного клапана, снизить затраты гидравлической мощности на бурение и промывку ствола скважины.

1. Клапан буровой циркуляционный, включающий соосные, находящиеся в зацеплении между собой посредством шипов и направляющих пазов системы корпуса и поршня, первая из которых содержит корпус в виде патрубка, замыкатель с каналами, сообщающими ее внутреннюю полость с затрубным пространством скважины, и уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а система поршня содержит поршень с сужающимся на входном участке проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными каналами, пружину сжатия, размещенную в запоршневой полости между уступом поршня и нижним ограничителем его хода, отличающийся тем, что проточный канал выполнен с переменным сечением от сужающегося на входном участке до плавно расширяющегося на выходном участке, при этом на участке его максимального сужения в поршне выполнен перепускной канал, гидравлически сообщающий проточный канал с запоршневой полостью.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что запоршневая полость гидравлически разобщена с затрубным пространством скважины посредством уплотнения, установленного в верхней части замыкателя выше его каналов.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что плавно расширяющийся участок проточного канала поршня выполнен с уклоном 3-5°.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что между уступом поршня и ограничителем хода поршня над или под пружиной установлен упорный подшипник.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переливным устройствам бурильной колонны с винтовым забойным двигателем. .

Изобретение относится к клапанам обратным, используемым в составе оборудования для бурения. .

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в качестве клапанного устройства с винтовым забойным двигателем в составе колонны бурильных труб для сообщения или разделения внутренней полости бурильных труб с затрубным пространством в заданной технологической последовательности.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к бурению скважин с прямой и обратной промывками, и может быть использовано также при ремонте скважин. .

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к устройствам для предотвращения зашламовывания забойных устройств, выбросов газа и жидкости через бурильную колонну.

Изобретение относится к уплотнению подвижных соединений, а именно к уплотнению подвижных золотниковых соединений, когда уплотнение проходит через циркуляционные отверстия в сопряженной детали (неподвижный шток).

Изобретение относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам переливных клапанов бурильной колонны с героторным двигателем для сообщения внутренней полости колонны с затрубным пространством при спускоподъемных операциях для заполнения и опорожнения колонны буровым раствором.

Изобретение относится к оборудованию манифольдов нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к оборудованию манифольдов нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к скважинному оборудованию и может быть использовано для герметизации скважины в случаях, когда отсутствуют противовыбросовые превенторы, а обсадная колонна уже спущена в скважину.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам, используемым при бурении скважин для предотвращения зашламовывания забойного двигателя и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения

Вибратор // 2442876
Изобретение относится к скважинному оборудованию, а именно к вибраторам, создающим пульсацию жидкости при прямой и обратной промывке скважинного оборудования, забоя скважины, при воздействии на пласт и при разрядке энергии пласта

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к клапанным устройствам в системах рециркуляции бурового раствора с применением бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к техническим средствам для управления потоком бурового раствора, проходящим через скважинный инструмент, установленный в стволе скважины, проходящей через подземный пласт. Скважинный инструмент содержит буровое долото на своем нижнем конце и буровой двигатель, содержащий кожух с ротором, вращающимся в канале ротора в кожухе, когда буровой инструмент проходит через него. Ротор имеет перепускной канал для перепуска части бурового раствора по нему. Клапан содержит пластину клапана, установленную выше по потоку от двигателя, имеющую по меньшей мере один проход потока и по меньшей мере один перепускной проход, проходящий через нее. По меньшей мере один проход потока гидравлически сообщен с каналом ротора для пропуска бурового раствора, проходящего через него. Ротор выполнен с возможностью вращения в кожухе. По меньшей мере один перепускной проход селективно гидравлически сообщен с перепускным каналом, когда ротор вращается в кожухе, и перепускной канал селективно перемещается в положение совмещения по меньшей мере с частью по меньшей мере одного перепускного прохода для перепуска части бурового раствора по нему, генерируя на долоте ударное действие. Обеспечивается предотвращение прихватов бурильного инструмента, уменьшение вибрации, увеличение КПД бурения скважинным инструментом с предотвращением повреждения долота. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для промывки скважины. Устройство состоит из ствола, корпуса, кольцевой камеры, клапана, а также кольцевого поршня, толкателя. Кольцевая камера гидравлически связана радиальными отверстиями, выполненным в стволе с его осевым каналом, и отверстиями, выполненными в корпусе над клапаном с межтрубным пространством скважины. Клапан жестко соединен сверху с кольцевым поршнем с возможностью герметичного отсечения снаружи радиальных отверстий в стволе. Манжета выполнена самоуплотняющейся, а выше нее на гидроцилиндре установлен центратор с продольными каналами снаружи. Выше центратора между гидроцилиндром и толкателем установлен пакер, выполненный сборным из чередующихся резиновых и металлических колец. Резиновые кольца пакера имеют возможность осевого сжатия и радиального расширения наружу. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. 2 ил.

Предложенное изобретение относится к горному делу и может быть применено для соединения нескольких насосных блоков на площадке при гидравлическом разрыве пласта. Прицеп с манифольдом содержит, по меньшей мере, одну основную линию, имеющую множество выпускных соединительных патрубков и множество компоновок шарнирно-сочлененных отводов, каждая из которых соединяется с соответствующим выпускным соединительным патрубком. Каждая компоновка отводов содержит соединительный элемент, который включает в себя впускное окно, выпускное окно и третье окно, которое располагается в общем противоположно выпускному окну и закрывается съемным пробковым элементом. Каждая компоновка отводов также включает в себя компоновку шарнирно-сочлененного трубопровода, которая содержит первый конец, который соединяется с впускным окном, и вертлюг стойки, который соединяется с впускным окном. Во время развертывания компоновки отводов второй конец компоновки трубопровода соединяется с насосным блоком для гидравлического соединения насосного блока с основной линией. Технический результат заключается в повышении эффективности размещения оборудования в ограниченном пространстве. 33 з.п. ф-лы, 21 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к впускному устройству (1) для регулирования потока текучей среды между коллектором (2) углеводородов и эксплуатационной обсадной колонной в скважине. Устройство включает первую трубу (4), имеющую осевую протяженность и по меньшей мере одно впускное отверстие (5) и первую стенку (6) с по меньшей мере первым осевым каналом (7), проходящим в первой стенке от указанного впускного отверстия, вторую трубу (8), имеющую первый и второй конец (9) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (11). Вторая труба установлена с возможностью вращения внутри первой трубы, при этом она имеет вторую стенку (12) с по меньшей мере вторым осевым каналом, проходящим во второй стенке от первого конца к выпускному отверстию. Повышается надежность, расширяются технологические возможности. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для управления скважинным устройством. Аппарат для управления скважинным устройством в скважине содержит корпус с управляющим пазом и перемещающимся в пазу пальцем. У паза есть первый неактивный контур, в котором палец может циклически перемещаться между различными холостыми конфигурациями, и второй активный контур, в котором палец может перемещаться между различными конфигурациями, соответствующими активному и неактивному состояниям скважинного устройства. Палец может переключаться между первым и вторым контурами, а также циклически перемещаться между различными конфигурациями в рамках одного контура без перехода в другой контур. Паз может располагаться на поршне, и осевое движение поршня в стволе может обеспечивать перемещение пальца и паза относительно друг друга. Технический результат заключается в повышении эффективности управления скважинным устройством. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 37 ил.
Наверх