Клапанное устройство бурильной колонны

Клапанное устройство бурильной колонны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к переливным и обратным клапанам для забойных двигателей. Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы клапанного устройства за счет расширения его функциональных возможностей. Клапанное устройство содержит корпус 1, верхний 2 и нижний 3 переходники. В верхнем переходнике закреплена упорная втулка 4с радиальными отверстиями И, которая расположена на отражателе 5 с шламодробильными зубьями 12 и запорным элементом 6. Отражатель 5 установлен на верхней части шламоуловительной втулки 8 с радиальными отверстиями Ж, внутри которой размещен подъемник 1 с радиальными отверстиями Е. Подъемник закреплен открытым концом в заполнительном канале К нижнего переходника. Эластичный впускной канал 9 закреплен в кольцевой полости между шламоуловительной втулкой и нижним переходником, в котором размещены выходные каналы Д и шаровой заполнительный клапан 10. Ограничительная решетка 11 установлена в заполнительном канале между подъемником 7 и заполнительным клапаном. Устройство можно использовать не только как переливной клапан, но и как обратный. Поток жидкости, заполняющий колонну снизу, останавливается впускныМ' клапаном 9 и предотвращается зашламование забойного , двигателя. 2 з. п. .ф-лы, 2 ил.^^ •^^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (II) (Я)5 Е 21 В 4!00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTVIAM (21) 4745356/03 (22) 18.07.89 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Уфимский нефтяной институт (72) Б.З. Султанов, Е,И. Ишемгужин, А.В. Лягов и О.А. Заикина (53) 622,243.92 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я 1105592, кл. Е 21 В 4,(00, 1983. (54) КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО БУРИЛЪНОЙ КОЛОННЫ (57) Изобретение относится к буровой технике, а именно к переливным и обратным клапанам для забойных двигателей. Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы клапанного устройства за счет расширения его функциональных возможностей. Клапанное устройство содержит корпус 1, верхний 2 и нижний:

3 переходники. В верхнем переходнике за.креплена упорная втулка 4 с радиальными отверстиями И, которая расположена на отИзобретение относится к буровой технике, в частности к переливным и обратным клапанам для забойных винтовых двигателей.

Известен переливной клапан для забойных двигателей, включающий корпус с радиальными отверстиями и, размещенные в его осевым канале, подпружиненный поршень с осевым каналом и седлом. Пружина удерживает поршень в верхнем положении, благодаря чему жидкость через отверстия в корпусе протекает в затрубное пространство, Под действием перепада давления, возникающего при прохождении потока промывочной жидкости через клапан, порражателе 5 с шламодробильными зубьями

12 и запорным элементом 6. Отражатель 5 установлен на верхней части шламоуловительной втулки 8 с радиальными отверстиями Ж, внутри которой размещен подьемник

7 с радиальными отверстиями Е. Подъемник закреплен открытым концом в заполнительном канале К нижнего переходника. Эластичный впускной канал 9 закреплен в кольцевой полости между шламоуловительной втулкой и нижним переходником, в котором размещены выходные каналы Д и шаровой заполнительный клапан 10. Ограничительная решетка 11 установлена в заполнительном канале между подъемником 7 и заполнительным клапаном. Устройство можно использовать не только как переливной клапан, но и как обратный. Поток жид-. кости, заполняющий колонну снизу, останавливается впускным клапаном 9 и предотвращается зашламование забойного, двигателя. 2 з. и. ф-лы, 2 ил.

Ю шень двигается вниз, садится на седло и (Jl перекрывает радиальные отверстия в корпусе, забойный механизм начинает рабо- О) тать. При выключении насосов пружина поднимает поршень вверх и открываются отверстия корпуса за счет чего осуществляется гидравлическая связь с затрубным про:странством.

Недостатком указанного переливного клапана является то, что при спуске инстру. мента на забой, наращивании или аварийной остановке насосов происходит переток промывочной жидкости из затрубного пространства в переливной клапан с большим содержанием абразивных частиц. что при1712570 водит к зашламовыванию забойного двига- теля, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату при его использовании является переливной кла- 5 пан для забойных двигателей, включающий корпус с радиальными отверстиями и размещенные в его осевом канале подпружиненный поршень с осевым каналом и,седло.

Корпус снабжен втулкой с радиальными от- 10 верстиями, установленной на корпусе, и отбойнйком, размещенным между втулкой и корпусом, причем радиальные отверстия корпуса и втулки расположены в интервале размещения отбойника, а в кольцевых поло- 15 стях, образованных втулкой и отбойником и втулкой и корпусом. установлены соответственно впускной, и выпускной клапаны по отношению к полости. заключенной между ними. 20

Недостатком указанного переливного клапана является то, что при действии перепада давления, возникающего при прохождении потока промывочной жидкости через клапан, подвижный поршень совер- 25 шает движение по своему каналу, подвергаясь при этом быстрому износу, К недостаткам конструкции можно отнести и то, что этот клапан требует использования обратного клапана для предотвращения за- 30 шламовывания забойного оборудования.

Цель изобретения — повысить надежность и эффективность работы клапана за счет расширения его функциональных возможностей. 35

Указанная цель достигается тем, что клапанное устройство бурильной колонны, выполняющее роль переливного клапана и включающее корпус, верхний переходник, . шламоуловительную втулку с радиальными 40 отверстиями, шламоочистительные каналы с запорными элементами; эластичный апускной клапан и эаполнительный клапан, снабжено нижним переходником с заполнительным и выходным каналами, упорной 45 втулкой и подьемником в виде цилиндрического стакана с радиальными отверстиями и отражателем с шламодробящими зубьями и запорным элементом, причем щламоуловительная втулка расположена внутри кор- 50 пуса и закреплена в нижнем переходнике, а подьемник размещен внутри шламоуловительной втулки и закреплен открытым концом в заполнительном канале нижнего переходника, при этом шламоуловительные 55 каналы выполнены в нижнем переходнике и гидравлически сообщаются с внутренней полостью шламоуловительной втулки, отражатель установлен на верхней части шламоуловительной втулки, а упорная втулка установлена на отражателе и закреплена в верхнем переходнике. Дополнительно устройство снабжено ограничительной решеткой, установленной в заполнительном канале между подъемником и заполнительным клапаном, который выполнен шаровым.

Анализ известного и предлагаемого изобретения указывает на наличие в последнем существенных признаков: подпружиненный поршень заменен нэ стационарную упорную втулку с радиальными отверстиями; в нижнем переходнике имеются выходные каналы с эластичным впускным клапаном, обеспечивающие работу устройства кэк обратного клапана; дополнительно введен отражатель с шламодробящими зубьями для дробления крупных частиц шлама, а отверстие в нем с запорным элементом две возможность для полной очистки клапанного устройства от шлама. Наличие указанных признаков показывает, что изобретение обладает "новизной".

"Положительный эффект" от применения предложенной конструкции будет определяться экономией материалов (за счет сочетания переливного и обратного клапанов), повышением эксплуатационной надежности работы клапанного устройства (за счет предотвращения зашламовывания забойного оборудования и исключения подвижных подпружиненных деталей).

Анализ взаимодействия существенных признаков изобретения по отношению к из.вестным аналогам указывает на то, что предложенная конструкция обнаруживает новые технические свойства: отпадает необходимость установления обратного клапана, что позволяет снизить трудовые затраты при сборке бурильной колонны; появляется возможность длительного использования клапанного устройства за счет исключения подвижных частей и тщательной очистки от шлама, что позволяет снизить затраты на изготовление новых клапанных устройств.

На фиг, 1 изображен продольный разрез предлагаемого клапанного устройства; нэ фиг. 2 — разрез А — A на фиг, 1.

Клапэнное устройство состоит из корпуса 1, верхнего 2 и нижнего 3 переходников.

В верхнем переходнике закреплена упорная втулка 4 с радиальными отверстиями И, которая расположена на отражателе 5, имеющем шламодробильные зубья 12 и запорный элемент 6. Отражатель установлен на верхней части шламоуловительной втулки 8 с радиальными отверстиями Ж, внутри которой размещен подъемник 7 с радиальными

1712570

10,20

45

5 отверстиями Е. Подъемник закреплен открытым концом в заполнительном канале К нижнего переходника.

Эластичный. впускной клапан 9 закрепляется в кольцевой полости между шламоуловительной втулкой и нижним переходником, в котором размещены выходные каналы Д и шаровой заполнительный клапан 10, Ограничительная решетка.11 установлена в заполнительном канале между подъемников и заполнительным клапаном.

Запорный элемент 13 закрывает шлзмоочистительные каналы Г нижнего переходника, которые гидравлически сообщаются с внутренней полостью шламоуловительной втул- 15 ки.

В процессе работы забойного двигателя поток промывочной жидкостй проходит через верхний переходник 2, радиальные отверстия И упорной втулки 4,.полость Б, через впускной клапан 9. 0аровой заполнительный клапан 10, закрывая заполнительный канал К, изолирует внутреннюю полость клапанного устройства от затрубного пространства, При установке буровых насосов (спуско-подъемные операции, наращивании труб и пр.) за счет разности давления, поток жидкости проходит через заполнительный канал 4, шаровой заполнительный канал 10, поднимается через ограничительную решетку 11, образуя гидравлическую связь внутренней полости клапан с ззтрубным пространством.

При. подъеме инструмента промывочная жидкость из внутритрубного пространства движется через выходные каналы Д и впускной клапан 9. Шаровой заполнительный клапан при этом закрыт.

При спуске инструмента внутритрубное пространство заполняется промывочной жидкостью иэ эатрубного пространства по каналу 4 нижнего переходника 3, поднимая шаровой эаполнительный клапан 10.

В дзнной конструкции происходит очистка промывочной жидкости, содержащей абразивные частицы выбуренной породы, поступающей иэ затрубного пространства.

За счет перепада давления жидкость из затрубного пространства .устремляется по заполнительному каналу К через ограничительную решетку 11 в полость В, Жидкость ударяется о стенки шламоуловительной втулки, при этом происходит выпадение из жидкости абразивных частиц, которые скапливаются в полости В. Жидкость иэ кольцевой полости Б, открывая эластичный клапан

9, выносит скопившийся шлам из полости В в выходные каналы Д нижнего переходника

3 и далее по осевому каналу. Внутритрубное пространство заполняется очищенной жидКОСТЬЮ.

Весь существенным является то, что данное клапанйое устройство можно использовать не только как переливной клапан, но и как обратный. Поток жидкости, заполняющий колонну снизу и доходящий до нижнего переходника 3, останавливается впускным клапаном 9, установленным в кольцевой полости нижнего переходника, что предотвращает зашламовывание забойного двигателя.

Для полной очистки клапанного устройства от шлама предусмотрен в нижнем переходнике шламоочистительный канал Г.

Открывая запорные элементы 6 и 13, к каналу подсоединяется шланг, по которому идет поток, например, воздух под давлением.

Шлам, оставшийся в полости В, выносится через отверстие под запорный элемент 6.

Применение изобретения позволяет повысить надежность бурильной колонны за счет сокращения числа резьбовых соединений в колонне, а экономический эффект будет определяться снижением затрат на ремонт клапанного устройства, Формула изобретения

1. Клапанное устройство бурильной колонны, включающее корпус, верхний переходник, шламоуловительную втулку с радиальными отверстиями, шламоочистительные каналы с запорными элементами, эластичный впускной клапан и заполнительный клапан, отл ич а ющееся тем,что, с целью повышения надежности и эффективности работы клапанного устройства за счет расширения его функциональных возможностей, оно снабжено нижним переходником с зàlloëHèòåëüíûM и выходным каналами, упорной втул .Ой и подъемником в виде цилиндрического стакана с радиальными отверстиями и отражателем с шлэмодробящими зубьями, причем шламоуловительная втулка расположена внутри корпуса и закреплена в нижнем переходнике, а подъемник размещен внутри шламоуловительной втулки и закреплен открытым. концом в эаполнительном канале нижнего переходника, при этом шламоочистительные каналы выполнены в нижнем переходнике и гидравлически сообщаются с внутренней полостью шламоуловительной втулки, отражатель установлен на верхней части шламоуловительной втулки, а упорная втулка установлена на отражателе и закреплена в верхнем переходнике.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что. с целью снижения степени зашламовывания внутренней полости шламоуловительной втулки, оно снабжено огра1712570 фиг1

Составитель

Редактор И.Сегляник Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Демчик

Заказ 518 Тираж 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 ничительной решеткой, установленной в заполнительном канале между подъемником и заполнительным клапаном, 12 д

У

1/

1Ю

3 Устройство по пп, 1 и 2, о тл и ч а ющ е е с я тем, что заполнительный клапан выполнен шаровым,