Запорный орган клапана бурового переливного



Запорный орган клапана бурового переливного
Запорный орган клапана бурового переливного
Запорный орган клапана бурового переливного
Запорный орган клапана бурового переливного

 


Владельцы патента RU 2600471:

Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ") (RU)

Изобретение относится к запорным элементам переливных клапанов и может быть применено в буровом оборудовании. Запорный орган выполнен в виде поджимаемого к седлу сферического запорного элемента в виде шарового сегмента, размещенного основанием вверх, с возможностью его перемещения, снабжен опорными элементами, выполненными в виде криволинейных ножек, изогнутых в направлении к вершине шарового сегмента. Опорные элементы соединены со сферическим запорным элементом и опорой, выполненной, например, в виде кольца с отверстием для прохода жидкости. Запорный орган выполнен в виде одной детали из упругоэластичного износостойкого материала, например полиуретана. Технический результат заключается в повышении надежности работы клапана. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к запорным устройствам и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в буровом оборудовании, например в переливных обратных клапанах при бурении скважин.

Известен запорный орган клапана бурового переливного шарикового (патент РФ №2424416, МПК E21B 21/10, дата публикации 20.07.2011), выполненный в виде шара, установленного в ограничителе, который закреплен в обойме, размещенной в корпусе клапана, и имеет возвратную пружину для отвода запорного элемента от седла в случае прекращения подачи бурового раствора в забойный двигатель.

Недостатками известного запорного органа являются:

- при открытом положении клапана и прохождении потока жидкости через переливное отверстие возвратная пружина подвержена гидроабразивному износу от действия потока жидкости с содержащимися в ней абразивными частицами, что снижает надежность работы запорного органа и клапана в целом;

- возможность заклинивания запорного органа в случае поломки возвратной пружины, подверженной при работе значительной вибрации, что приводит к отказу работы клапана.

Известен запорный орган клапана (патент РФ №2544351, МПК E21B 34/06, дата публикации 20.03.2015), взятый в качестве прототипа, выполненный в виде поджимаемого к седлу сферического запорного элемента в виде шарового сегмента, с возможностью его перемещения, снабженного опорными элементами, выполненными в виде криволинейных ножек, соединенных с запорным элементом и опорой с отверстием для прохода жидкости, при этом запорный орган выполнен в виде отдельной детали.

Недостатками известного запорного органа являются:

- низкие функциональные возможности ввиду невозможности его использования в переливном буровом клапане, так как в исходном положении запорный элемент находится в нормально-закрытом состоянии. При подъеме колонны бурильных труб из скважины и раскручивании труб не происходит слива жидкости из внутритрубного пространства в скважину, что приведет к неконтролируемому изливу жидкости на устье скважины;

- увеличенный габарит вдоль вертикальной оси запорного органа.

Задача изобретения - разработка конструкции запорного органа клапана бурового переливного, устраняющего его заклинивание в клапане, не требующего дополнительного привода запорного элемента при работе клапана.

Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в упрощении устройства, повышении надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что запорный орган клапана бурового переливного, выполненный в виде поджимаемого к седлу сферического запорного элемента, выполненного в виде шарового сегмента с возможностью его перемещения, снабженный опорными элементами, выполненными в виде криволинейных ножек, соединенных с запорным элементом и опорой с отверстием для прохода жидкости, при этом запорный орган выполнен в виде одной детали, согласно изобретению запорный элемент расположен в запорном органе основанием вверх, а криволинейные ножки в месте соединения с основанием шарового сегмента изогнуты и направлены к вершине шарового сегмента, при этом опора расположена выше вершины шарового сегмента запорного органа.

Выполнение опорных элементов в виде криволинейных ножек, изогнутых и направленных к вершине шарового сегмента, позволяет улучшить условия эксплуатации запорного органа, а именно уменьшить величину угловой деформации с меньшими изгибающими напряжениями по длине ножек при перемещении сферического запорного элемента вдоль центральной оси запорного органа к седлу клапана, что позволяет повысить надежность. Кроме того, заявленное техническое решение запорного органа имеет уменьшенный по сравнению с прототипом габарит, что позволяет использовать запорный орган в устройствах, требующих компактности расположения вдоль оси клапана.

Технический результат достигается тем, что опорные элементы выполнены в виде пластин, имеющих прямолинейные участки, примыкающие к опоре, параллельные оси запорного органа, что создает при перемещении шарового сегмента в месте примыкания прямолинейного участка ножек к криволинейному, зону, подверженную одинаковому упругому деформированию. Это обеспечивает высокую надежность при посадке сферического запорного элемента на седло клапана при подаче бурового раствора. После прекращения подачи жидкости обеспечивает надежный отвод запорного элемента от седла силой упругодеформированных ножек, обеспечивая его центрирование и исключая заклинивание.

Расположение опоры запорного органа выше вершины шарового сегмента позволяет уменьшить высоту криволинейных ножек, снизив расход материала, улучшить устойчивость запорного элемента, что позволяет повысить надежность работы изделия.

Выполнение опоры в виде кольца с центральным отверстием, имеющим радиус больший, чем радиус шарового сегмента, позволяет увеличить площадь пропускного сечения выходного отверстия, соединяющего затрубное пространство с полостью труб. А также уменьшить скорость потока и снизить гидравлическое сопротивление потоку жидкости.

Выполнение на опоре наружного кольцевого пояска позволяет повысить удобство установки и надежность закрепления запорного органа в корпусе клапана.

Технический результат достигается также тем, что выполнение запорного органа из упругоэластичного материала позволяет уменьшить уровень вибрации за счет снижения силы удара сферического запорного элемента о входное отверстие клапана, повысить долговечность запорного органа.

Выполнение запорного органа из износостойкого материала, например полиуретана, позволяет увеличить срок службы устройства при работе в сложных условиях, например в агрессивных средах.

Выполнение запорного органа в виде одной детали позволяет упростить устройство, повысить технологичность изготовления, ремонтопригодность, позволяет осуществлять быструю установку/замену запорного органа в корпус клапана.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения. При сравнении заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не выявлена совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Таким образом, заявленное решение является новым, имеет изобретательский уровень.

Соответствие заявленного изобретения критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения запорного органа.

На фиг. 1 приведен общий вид запорного органа клапана бурового переливного, на фиг. 2 - пример установки запорного органа в корпусе клапана, на фиг. 3 - пример работы запорного органа клапана при подаче бурового раствора в колонну бурильных труб.

Запорный орган клапана содержит сферический запорный элемент 1, выполненный в виде шарового сегмента, размещенного в запорном органе основанием вверх, соединенные с ним опорные элементы, выполненные в виде криволинейных ножек 2, например в виде изогнутых пластин, направленных к вершине шарового сегмента (фиг. 1). Концы ножек 2 закреплены на опоре 3, выполненной в виде, например, кольца с центральным отверстием 4 для прохода жидкости, радиус которого больше радиуса шарового сегмента. Криволинейные ножки 2 имеют прямолинейные участки 5, соединенные с опорой 3, и радиусные участки 6, соединенные с основанием шарового сегмента 1. Радиусные участки 6 выполнены с противоположно направленной кривизной на концах, прилегающих к запорному элементу 1 и опоре 3. При этом опора 3 размещена выше вершины шарового сегмента 1 запорного органа.

Опора 3 снабжена наружным кольцевым пояском 7 для закрепления запорного органа в клапане (фиг. 2). Опорные ножки 2 и радиусные участки 6, соединяющие сферический запорный элемент 1 с опорой 3 образуют радиальные отверстия 8 для протока среды. Запорный орган выполнен в виде одной детали из упругоэластичного износостойкого материала, например полиуретана, методом литья.

Запорный орган устанавливают в переливном отверстии 9 корпуса 10 клапана без упора сферического запорного элемента 1 в седло 11 и фиксируют (закрепляют) опору 3 запорного органа с помощью кольцевого пояска 7 в выступе 12 корпуса 10 клапана, например, с помощью ограничителя 13 (фиг. 2).

Запорный орган клапана бурового переливного работает следующим образом.

При спуске колонны бурильных труб в скважину в компоновке с буровым переливным клапаном, жидкость (нефть, буровой раствор, грунтовые воды), находящаяся в скважине, поступает в колонну бурильных труб, проходя через переливное отверстие 9, нормально-открытый запорный элемент 1, через радиальные отверстия 8 запорного органа, заполняя колонну бурильных труб.

При подаче бурового раствора в колонну бурильных труб под давлением вниз (фиг. 3) из-за перепада давления и гидравлического сопротивления запорный элемент 1, деформируя упругие ножки 2 в радиусной части 6, садится на седло 11, надежно перекрывая ход жидкости через переливное отверстие 9 корпуса 10, тем самым разобщает затрубное пространство и внутреннюю полость колонны бурильных труб.

При прекращении подачи бурового раствора и подъеме колонны бурильных труб происходит снижение давления в колонне, в результате усилием сжатия упругих ножек 2 запорный элемент 1 возвращается в исходное положение. Клапан открывается и жидкость из поднятых над устьем скважины труб поступает через переливные отверстия 9 в затрубное пространство с выравниванием уровня жидкости в трубах и скважине.

Таким образом, заявленный запорный орган клапана бурового переливного позволяет обеспечить высокую надежность срабатывания клапана, увеличить срок службы клапана.

1. Запорный орган клапана бурового переливного, выполненный в виде поджимаемого к седлу сферического запорного элемента, выполненного в виде шарового сегмента с возможностью его перемещения, снабженный опорными элементами, выполненными в виде криволинейных ножек, соединенных с запорным элементом и опорой с отверстием для прохода жидкости, при этом запорный орган выполнен в виде одной детали, отличающийся тем, что запорный элемент расположен в запорном органе основанием вверх, а криволинейные ножки в месте соединения с основанием шарового сегмента изогнуты и направлены к вершине шарового сегмента, при этом опора расположена выше вершины шарового сегмента запорного органа.

2. Запорный орган по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде пластин, имеющих прямолинейные участки, соединенные с опорой запорного органа, и радиусные участки, соединенные с запорным элементом.

3. Запорный орган по п.1, отличающийся тем, что опора выполнена в виде кольца, имеющего радиус отверстия больший, чем радиус шарового сегмента.

4. Запорный орган по п.1, отличающийся тем, что опора снабжена наружным кольцевым пояском для закрепления запорного органа в клапане.

5. Запорный орган по п.1, отличающийся тем, что выполнен из упругоэластичного износостойкого материала, например полиуретана.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к методам гидродинамических исследования пластов (далее - ГДИС) в добывающей скважине в процессе добычи нефти.

Группа изобретений относится к нефтяному машиностроению и предназначена в качестве обратного клапана для использования с погружными штанговыми или электроцентробежными насосами, предназначенными преимущественно для перекачивания жидкостей с высоким содержанием механических примесей.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть использовано при подземном ремонте скважин, оборудованных фонтанным лифтом, электроцентробежными или иными насосами.

Группа изобретений относится к скважинному компенсатору давления для применения вместе со скважинным инструментом, содержащему корпус с камерой и внутренней полой секцией, первый поршень, делящий камеру на первую секцию и вторую секцию, причем первая секция соединена с возможностью передачи текучей среды с первым отверстием для текучей среды, вторая секция соединена с возможностью передачи текучей среды со скважиной через второе отверстие для текучей среды, и первую пружину, расположенную внутри второй секции для приложения давления к первому поршню, чтобы сделать возможным сохранение избыточного давления в первой секции.

Группа изобретений относится в нефтегазодобывающей отрасли, в частности к регулированию потока флюидов в трубных колоннах в скважинах. Устройство содержит кожух с одним или несколькими сформированными в нем отверстиями; клапанный компонент, который может совмещаться и выводиться из совмещения с указанным одним или несколькими отверстиями в кожухе; и одну или несколько пробок, установленных в одном или нескольких отверстиях, причем в каждом отверстии установлена одна пробка, так что обеспечивается возможность спуска клапанного компонента в открытом положении по отношению к отверстиям.

Изобретение относится к способам обработки призабойной зоны пластов скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - интенсификация добычи нефти путем повышения или восстановления гидропроводности призабойной зоны пласта.

Группа изобретений относится к оборудованию, используемому в работах, выполняемых в подземных скважинах и, в частности, к регулированию притока пластовых текучих сред и выпуска нагнетаемых текучих сред с сопротивлением потоку, зависящим от направления.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к устройствам для обработки призабойной зоны скважины мгновенными импульсами давления.

Группа изобретений относится к клапанам, используемым при бурении скважин, к компоновкам низа бурильной колонны и к способам избирательного приведения в действие забойного двигателя.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для управления работой скважинного клапана. Способ включает установку трубной колонны в стволе скважины, затем установку электрического привода в проточном канале, проходящем через трубную колонну по ее длине, и управление работой запирающего устройства клапана с помощью электрического питания, подаваемого к электрическому приводу через, по меньшей мере, одно электрическое соединение между электрическим приводом и указанным клапаном.

Изобретение относится к циркуляционным клапанам бурильной колонны. Клапан содержит трубчатый корпус, золотниковую втулку, расположенную внутри корпуса, седло, расположенное в центральном канале золотниковой втулки, направляющее кольцо, расположенное во входной части корпуса, пружину, прижимающую золотниковую втулку к направляющему кольцу.

Изобретение относится к циркуляционным клапанам бурильной колонны. Клапан содержит трубчатый корпус с резьбами на его краях, золотниковую втулку со сквозными боковыми отверстиями, установленную внутри корпуса, седло, размещенное внутри золотниковой втулки, направляющее кольцо, размещенное во входной части корпуса, пружину, прижимающую золотниковую втулку к направляющему кольцу.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована в системе циркуляции бурового раствора в скважине. Система циркуляции (1) бурового раствора содержит буровой насос.

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.

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.

Предложенное изобретение относится к горному делу и может быть применено для соединения нескольких насосных блоков на площадке при гидравлическом разрыве пласта.

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.

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.

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.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для обработки призабойных зон скважин. Устройство для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии содержит корпус с верхним и нижним рядами радиальных каналов, размещенные в корпусе нижний ступенчатый поршень с осевым каналом и верхний подпружиненный поршень с осевым каналом, шаровой клапан с седлами, установленный между нижним ступенчатым и верхним подпружиненным поршнями и имеющий возможность перекрытия осевого канала верхнего поршня. В шаровом клапане выполнен центральный канал, в котором жестко установлен шток. Нижний конец штока размещен в осевом канале нижнего ступенчатого поршня и пропущен сквозь нижний центратор, жестко закрепленный в осевом канале нижнего ступенчатого поршня. Верхний конец штока размещен в осевом канале верхнего подпружиненного поршня и пропущен сквозь верхний центратор, жестко закрепленный в осевом канале верхнего подпружиненного поршня. Верхний подпружиненный поршень и нижний ступенчатый поршень имеют возможность ограниченного осевого перемещения в корпусе с центрированием относительно шарового клапана со штоком. На верхнем торце нижнего ступенчатого поршня и на нижнем торце верхнего подпружиненного поршня выполнены седла шарового клапана в виде цилиндрических выборок. Предлагаемое устройство для обработки призабойной зоны скважины методом имплозии позволяет: повысить качество имплозионной обработки призабойной зоны скважины; повысить надежность работы в наклонных и горизонтальных скважинах. 2 ил.
Наверх