Компрессионный перепускной клапан и способ управления им (варианты)

Компрессионный перепускной клапан и способ управления им (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычно перепускные клапаны используются для обслуживания скважин, таких как нефтяные и газовые скважины. Как правило, данные клапаны опускаются в ствол скважины в собранном виде или соединенными в трубчатую ​​колонну и используются для избирательного выпуска флюида из внутренней части колонны насосно-компрессорных труб в кольцевое пространство вокруг перепускного клапана. В некоторых вариантах применения данный выпуск используется для увеличения или облегчения протекания потока обломков породы в кольцевом пространстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На Фиг. 1 и 2 проиллюстрирован компрессионный перепускной клапан, расположенный в стволе скважины.

На Фиг. 3 проиллюстрирован вид сбоку активированного компрессионного перепускного клапана.

На Фиг. 4 проиллюстрирован вид в перспективе компрессионного перепускного клапана.

На Фиг. 5 проиллюстрирован поперечный разрез компрессионного перепускного клапана.

На Фиг. 6А показан вид в перспективе муфтового конца в сборе.

На Фиг. 6В проиллюстрирован вид сбоку муфтового конца в сборе.

На Фиг. 6C проиллюстрирован поперечный разрез муфтового конца в сборе.

На Фиг. 7А показан вид в перспективе основной секции.

На Фиг. 7В проиллюстрирован вид сбоку основной секции.

На Фиг. 7C проиллюстрирован поперечный разрез основной секции.

На Фиг. 8А показан вид в перспективе золотника клапана.

На Фиг. 8В проиллюстрирован вид сбоку золотника клапана.

На Фиг. 9А показан вид в перспективе гильзы с уплотнительными кольцами.

На Фиг. 9В проиллюстрирован вид сбоку гильзы с уплотнительными кольцами.

На Фиг. 9C проиллюстрирован поперечный разрез гильзы с уплотнительными кольцами.

На Фиг. 10А показан вид в перспективе мандрели с ниппельным концом.

На Фиг. 10В проиллюстрирован вид сбоку мандрели с ниппельным концом.

На Фиг. 10C проиллюстрирован поперечный разрез мандрели с ниппельным концом.

На Фиг. 11А показан вид в перспективе секции камеры.

На Фиг. 11В проиллюстрирован вид сбоку секции камеры.

На Фиг. 11C проиллюстрирован поперечный разрез секции камеры.

На Фиг. 12А проиллюстрирован поперечный разрез основной секции, золотника клапана и гильзы с уплотнительными кольцами в закрытом положении.

На Фиг. 12B проиллюстрирован поперечный разрез основной секции, золотника клапана и гильзы с уплотнительными кольцами в открытом положении.

На Фиг. 13А-13Е проиллюстрированы поперечные сечения перепускного клапана при переходе между открытым и закрытым состояниями.

На Фиг. 14А проиллюстрирован вид сбоку мандрели с ниппельным концом, клапанным диском и балансировочным поршнем.

На Фиг. 14В проиллюстрирован поперечный разрез мандрели с ниппельным концом и вид сбоку клапанного диска.

На Фиг. 15А проиллюстрирован вид в перспективе клапанного диска.

На Фиг. 15B, 15C и 15D проиллюстрирован вид сбоку клапанного диска.

На Фиг. 16А проиллюстрирован вид в перспективе балансировочного поршня.

На Фиг. 16B и 16C проиллюстрированы виды сбоку и сверху балансировочного поршня.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 1, компрессионный перепускной клапан (или «перепускной клапан») 100 расположен в стволе скважины 105, обсаженном первой обсадной колонной 110, образуя кольцевое пространство 115 вокруг перепускного клапана 100 внутри ствола скважины 105. В одном или более вариантах реализации изобретения ствол скважины 105 проходит сквозь пласт 120. В одном или более вариантах реализации перепускной клапан 100 расположен вблизи верхней части второй обсадной колонны 125. В одном или более вариантах реализации изобретения вторая обсадная колонна 125 имеет меньший диаметр, чем первая обсадная колонна 110.

На Фиг.1 перепускной клапан 100 не соприкасается со второй обсадной колонной. На Фиг. 2 посадочное кольцо 130 перепускного клапана 100 соприкасается со второй обсадной колонной. В одном или более вариантах реализации изобретения альтернативные приложения силы в направлении «для смещения вниз», обозначенном стрелкой 205 на Фиг. 2, и силы в направлении «для смещения вверх», обозначенном стрелкой 210 ​​на Фиг. 2, будут открывать и закрывать перепускной клапан 100, как описано ниже применительно к Фиг. 13А-13Е, тем самым осуществляя избирательный выпуск флюида.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 3 и 4, перепускной клапан 100 содержит муфтовый конец 305 и ниппельный конец 310, выполненный с возможностью вставки в трубчатую колонну.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 5, перепускной клапан 100 содержит: муфтовый конец в сборе 505 (более подробно описанный применительно к Фиг. 6A-6C), основную секцию 510 (более подробно описанную применительно к Фиг. 7A-7C), золотник клапана 515 (более подробно описанный применительно к Фиг. 8A-8B), гильзу 520 для уплотнительных колец (более подробно описанную применительно к Фиг. 9A-9C), мандрель 525 с ниппельным концом (более подробно описанную применительно к Фиг. 10A-10C), секцию 530 камеры (более подробно описанную применительно к Фиг. 11A-11C) и пружину 535.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 6A-6C, муфтовый конец 505 в сборе содержит муфтовый конец 305 перепускного клапана 100. В одном или более вариантах реализации изобретения муфтовый конец 505 в сборе содержит корпус 605 муфтового конца в сборе с отверстием 610 муфтового конца в сборе, через которое могут протекать флюиды, такие как буровые растворы. В одном или более вариантах реализации изобретения корпус 605 имеет резьбу 615, посредством которой муфтовый конец 505 в сборе и перепускной клапан 100 могут быть соединены с колонной труб, такой как бурильная колонна (не показана). В одном или более вариантах реализации изобретения корпус 605 содержит пружинный выступ 620, напротив которого прижимается пружина 535, когда перепускной клапан 100 собран. В одном или более вариантах реализации изобретения корпус 605 содержит кольцо 625 для зацепления основной секции 510 для сцепления муфтового конца 505 в сборе и основной секции вместе.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 7А-7С, основная секция 510 содержит удлиненный корпус 705 основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения корпус 705 основной секции содержит отверстие 710 основной секции, проходящее вдоль длинного размера корпуса 705 основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения в корпусе 705 основной секции просверливается ряд отверстий 715A-D в неглубокой части основной секции, ряд отверстий 720A-D в средней части основной секции, и ряд отверстий 725A-D в глубокой части основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения три ряда отверстий 715A-D, 720A-D и 725A-D основной секции будут или не будут совмещаться с отверстиями гильзы для уплотнительных колец в гильзе 520 для уплотнительных колец (описывается ниже применительно к Фиг. 9A-9C) при открытии или закрытии перепускного клапана 100.

В одном или более вариантах реализации изобретения каждый из рядов отверстий 715A-D 720A-D и 725A-D основной секции содержит четыре отверстия. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 715A-D неглубокой части основной секции содержит отверстие 715A неглубокой части основной секции, отверстие 715B неглубокой части основной секции, отверстие 715C неглубокой части основной секции и отверстие 715D неглубокой части основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 720A-D средней части основной секции содержит отверстие 720A средней части основной секции, отверстие 720B средней части основной секции, отверстие 720C средней части основной секции и отверстие 720D средней части основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 725A-D глубокой части основной секции содержит отверстие 725A глубокой части основной секции, отверстие 725B глубокой части основной секции, отверстие 725C глубокой части основной секции и отверстие 725D глубокой части основной секции.

В одном или более вариантах реализации изобретения количество рядов отверстий основной секции отличается от количества рядов отверстий, проиллюстрированных на Фиг. 7A-7C. В одном или более вариантах реализации изобретения количество рядов отверстий основной секции равно 1, 2, 4 или какое-либо другое число, не равное 3.

В одном или более вариантах реализации изобретения ряды отверстий 715A-D 720A-D и 725A-D основной секции совмещаются. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения отверстия 715A, 720A и 725A основной секции расположены на линии практически (то есть в пределах 10 градусов) параллельной оси (не показана), проходящей через центр и вдоль длинного размера корпуса 705 основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения ряды отверстий 715A-D 720A-D и 725A-D основной секции не совмещаются таким образом. Например, в одном или более вариантах реализации изобретения (не показаны), отверстия 715A, 720A и 725A основной секции расположены вдоль спирали, проходящей вокруг основной секции.

В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 715A-D неглубокой части основной секции (это обсуждение также относится к отверстиям 720A-D средней части основной секции и отверстиям 725A-D глубокой части основной секции) смещены относительно друг друга практически (то есть в пределах 10 градусов) в 90 градусных интервалах. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения отверстие 715A неглубокой части основной секции смещено практически на 90 градусов от отверстия 715B неглубокой части основной секции, отверстие 715B неглубокой части основной секции смещено практически на 90 градусов от отверстия 715C неглубокой части основной секции, отверстие 715C неглубокой части основной секции смещено практически на 90 градусов от отверстия 715D неглубокой части основной секции и отверстие 715D неглубокой части основной секции смещено практически на 90 градусов от отверстия 715A неглубокой части основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 715A-D неглубокой части основной секции не размещается равномерно по окружности основной секции 520, а вместо этого сосредотачивается, равномерно или неравномерно, в одном секторе окружности гильзы 510 для уплотнительных колец, причем величина сектора составляет 90 градусов, 180 градусов или 270 градусов.

В одном или более вариантах реализации изобретения меньше, чем ряд отверстий 715A-D неглубокой части основной секции (это обсуждение также относится к отверстиям 720A-D средней части основной секции и отверстиям 725A-D глубокой части основной секции) имеет менее четырех отверстий. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения предусмотрен только одно, два или три из четырех отверстий 715A-D неглубокой части основной секции.

В одном или более вариантах реализации изобретения основная секция 510 содержит элемент 730 для зацепления муфтового конца, который обеспечивает надежное соединение с кольцом 625 для зацепления основной секции муфтового конца 505 в сборе.

В одном или более вариантах реализации изобретения муфтовый конец 505 в сборе смещается к основной секции 510 и сжимает пружину 535, как проиллюстрировано на Фиг. 5, которая взаимодействует с золотником 515 клапана, как более подробно описывается ниже применительно к Фиг. 13A-13E.

В одном или более вариантах реализации изобретения в основную секцию 510 вставляются штифты 735A, 735B, 735C и 735D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735A-D для шагового перемещения фиксируют гильзу 520 для уплотнительных колец (описанную ниже применительно к Фиг. 9A-9C) на основной секции 510. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735A-D для шагового перемещения осуществляют шаговое перемещение золотника 515 клапана (описанного ниже применительно к Фиг. 8A-8B).

В одном или более вариантах реализации изобретения используется менее четырех штифтов 735A-D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735A-D для шагового перемещения расположены равномерно по окружности корпуса 705 основной секции, как проиллюстрировано на Фиг. 7A-7C. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты для шагового перемещения относительно друг друга расположены неравномерно. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты для шагового перемещения 735A-D не размещается равномерно по окружности основной секции 520, а вместо этого сосредотачивается, равномерно или неравномерно, в одном секторе, причем величина сектора составляет 90 градусов, 180 градусов или 270 градусов.

В одном или более вариантах реализации изобретения основная секция 505 содержит поршневую часть 740, которая действует как поршень, как обсуждается ниже применительно к Фиг. 13A-13E.

В одном или более вариантах реализации изобретения корпус 705 основной секции содержит внутреннюю поверхность 745 корпуса основной секции и внешнюю поверхность 750 корпуса основной секции и ряды отверстий 715A-D, 720A-D и 725A-D основной секции, проходящих от внутренней поверхности 745 основной секции к внешней поверхности 750 основной секции.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 8А и 8В, золотник клапана 515 содержит цилиндр 805 для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения цилиндр 805 для шагового перемещения содержит паз 810 для шагового перемещения. В одном или нескольких вариантах реализации изобретения паз 810 для шагового перемещения содержит множество открытых канавок 815, проходящих в канавочном направлении, указанном стрелкой 820. В одном или более вариантах реализации изобретения паз 810 для шагового перемещения содержит множество закрытых канавок 825, чередующихся с множеством открытых канавок 815. В одном или более вариантах реализации изобретения закрытые канавки 825 также проходят в канавочном направлении, указанном стрелкой 820. В одном или более вариантах реализации изобретения паз 810 для шагового перемещения содержит направление переход-канавка (указано стрелкой 830), проходящее через переходные канавки 835 между открытыми канавками 815 и закрытыми канавками 825. В одном или более вариантах реализации изобретения направление 830 переход-канавка практически (то есть в пределах 10 градусов) противоположно направлению 820 канавки. В одном или более вариантах реализации изобретения открытые канавки 815 длиннее закрытых канавок 825. В одном или более вариантах реализации изобретения «длиннее» означает по меньшей мере в 1,5 раза больше длины. В одном или более вариантах реализации изобретения «длиннее» означает по меньшей мере в 2,0 раза больше длины. В одном или более вариантах реализации изобретения «длиннее» означает по меньшей мере в 2,5 раза больше длины.

В одном или более вариантах реализации изобретения золотник клапана 515 содержит пружинный фланец 840, соединенный с цилиндром 805 для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения золотник клапана 515 содержит пружинный цилиндр 845, соединенный с пружинным фланцем 840. В одном или более вариантах реализации изобретения пружина 535 выполнена в виде винтовой цилиндрической пружины. В одном или более вариантах реализации изобретения внутри пружины 535 расположен пружинный цилиндр 845. В одном или более вариантах реализации изобретения пружина 535 взаимодействует с пружинным фланцем 840.

В одном или более вариантах реализации изобретения в паз 810 для шагового перемещения вставляются штифты 735 A-D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения золотник клапана 515 выполнен с возможностью вращения и перемещения относительно основной секции 705 и муфтового конца 505 в сборе. В одном или более вариантах реализации изобретения золотник клапана 515 выполнен с возможностью вращения между множеством открытых положений золотника клапана, в которых штифты 735A-D для шагового перемещения вставляются в открытые канавки 815 золотника клапана 515, чередующиеся с множеством закрытых положений золотника клапана, в которых штифты 735A-D для шагового перемещения вставляются в закрытые канавки 825 золотника клапана 515.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 9A-9C, гильза 520 для уплотнительных колец содержит корпус 905 гильзы для уплотнительных колец с отверстием 910 гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения гильза 520 для уплотнительных колец содержит внутреннюю поверхность 915 гильзы для уплотнительных колец и внешнюю поверхность 920 гильзы для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения в гильзе 905 для уплотнительных колец просверливается ряд отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, ряд отверстий 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец, и ряд отверстий 935A-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения три ряда отверстий 925A-D, 930A-D и 935A-D гильзы для уплотнительных колец будут или не будут совмещаться с отверстиями основной секции 715A-D, 720A-D и 725A-D в основной секции 510 (описывается ниже применительно к Фиг. 7A-7C) при открытии или закрытии перепускного клапана 100.

В одном или более вариантах реализации изобретения каждый из рядов отверстий 925A-D, 930A-D и 935A-D гильзы для уплотнительных колец содержит четыре отверстия. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец содержит отверстие 925A неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 925B неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 925C неглубокой части гильзы для уплотнительных колец и отверстие 925D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец содержит отверстие 930A средней части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 930B средней части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 930C средней части гильзы для уплотнительных колец и отверстие 930D средней части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 935A-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец содержит отверстие 935A глубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 935B глубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 935C глубокой части гильзы для уплотнительных колец и отверстие 935D глубокой части гильзы для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения количество рядов отверстий гильзы для уплотнительных колец отличается от количества рядов отверстий, проиллюстрированных на Фиг. 9A-9C. В одном или более вариантах реализации изобретения количество рядов отверстий гильзы для уплотнительных колец равно 1, 2, 4 или какое-либо другое число, не равное 3.

В одном или более вариантах реализации изобретения ряды отверстий 925A-D 930A-D и 935A-D гильзы для уплотнительных колец совмещаются. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения отверстия 925A, 930A и 935A гильзы для уплотнительных колец расположены на линии практически (то есть в пределах 10 градусов) параллельной оси (не показана), проходящей через центр и вдоль длинного размера корпуса 905 гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения ряды отверстий 925A-D 930A-D и 935A-D гильзы для уплотнительных колец не совмещаются таким образом. Например, в одном или более вариантах реализации изобретения (не показаны), отверстия 925A, 930A и 935A гильзы для уплотнительных колец расположены вдоль спирали, проходящей вокруг корпуса гильзы для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения отверстия ряда отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец (это обсуждение также относится к отверстиям 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец и отверстиям 935A-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец) смещены относительно друг друга практически (то есть в пределах 10 градусов) в 90 градусных интервалах. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения отверстие 925A неглубокой части гильзы для уплотнительных колец смещено практически на 90 градусов от отверстия 925B неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 925B неглубокой части гильзы для уплотнительных колец смещено практически на 90 градусов от отверстия 925C неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстие 925C неглубокой части гильзы для уплотнительных колец смещено практически на 90 градусов от отверстия 925D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец и отверстие 925D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец смещено практически на 90 градусов от отверстия 925A неглубокой части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец не размещается равномерно по окружности основной секции 520, а вместо этого сосредотачивается, равномерно или в случайном порядке, в одном секторе, причем величина сектора составляет 90 градусов, 180 градусов или 270 градусов.

В одном или более вариантах реализации изобретения ряд отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец (это обсуждение относится к отверстиям 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец и отверстиям 935A-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец) содержит менее четырех отверстий. То есть в одном или более вариантах реализации изобретения предусмотрен только одно, два или три из четырех отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения каждое из отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, отверстий 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец и отверстий 935A-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец обеспечивают путь от отверстия 910 гильзы для уплотнительных колец и внутренней поверхности 915 гильзы для уплотнительных колец к внешней поверхности 920 гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения уплотнительное кольцо 940A и уплотнительное кольцо 940B устанавливаются на внешней поверхности 920 гильзы для уплотнительных колец с обеих сторон от отверстий 925A-D неглубокой части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения уплотнительное кольцо 945A и уплотнительное кольцо 945B устанавливаются на внешней поверхности 920 гильзы для уплотнительных колец с обеих сторон от отверстий 930A-D средней части гильзы для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения уплотнительное кольцо 950А и уплотнительное кольцо 950В устанавливаются на внешней поверхности 920 гильзы для уплотнительных колец с обеих сторон от отверстий 935А-D глубокой части гильзы для уплотнительных колец. Следует отметить, что для удобства представления уплотнительные кольца 940A, 940B, 945A, 945B, 950A и 950B проиллюстрированы только на Фиг. 9C.

В одном или более вариантах реализации изобретения гильза 520 для уплотнительных колец содержит пазы 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец, посредством которых гильза 520 для уплотнительных колец взаимодействует с основной секцией 515 и золотником 515 клапана. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735 для шагового перемещения проходят через корпус 705 основной секции, через паз 810 для шагового перемещения золотника клапана в пазы 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения взаимодействие между штифтами 735A-D для шагового перемещения и пазами 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец препятствует вращению гильзы 520 для уплотнительных колец относительно основной секции 515. В одном или более вариантах реализации изобретения взаимодействие между штифтами 735A-D для шагового перемещения и пазами 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец позволяет перемещать гильзу 530 для уплотнительных колец относительно основной секции 515 между открытыми положениями гильзы для уплотнительных колец, когда золотник клапана находится в одном из своих открытых положений золотника клапана, и закрытым положением гильзы для уплотнительных колец, когда золотник клапана находится в одном из своих закрытых положений золотника клапана.

В одном или более вариантах реализации изобретения пазы 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец являются продолговатыми. В одном или более вариантах реализации изобретения пазы 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец имеют высоту 960 и ширину 965. В одном или более вариантах реализации изобретения высота 960 больше ширины. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «больше» означает по меньшей мере 2 раза. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «больше» означает по меньшей мере 4 раза. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «больше» означает по меньшей мере 8 раз.

В одном или более вариантах реализации изобретения высота 960 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец больше расстояния 850 (см. Фиг. 8B) от конца одной из открытых канавок 815 до конца переходных канавок 835, в данном случае расстояние 850 определяет расстояние перехода гильзы 520 для уплотнительных колец относительно основной секции 510, как описано ниже применительно к Фиг. 13A-13E.

В одном или более вариантах реализации изобретения отношение ширины пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец к ширине штифтов 735A-D для шагового перемещения определяет величину угла поворота гильзы 520 для уплотнительных колец, на которую она может поворачиваться относительно основной секции 510. В одном или более вариантах реализации изобретения ширина 965 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец больше ширины штифтов 735A-D для шагового перемещения на величину, которая является достаточно малой, чтобы гильза 520 для уплотнительных колец рассматривалась как неподвижная с точки зрения вращения относительно корпуса 705 основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «неподвижная с точки зрения вращения» означает, что вращение допускается менее чем на 5 градусов. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «неподвижная с точки зрения вращения» означает, что вращение допускается менее чем на 10 градусов. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «неподвижная с точки зрения вращения» означает, что вращение допускается менее чем на 15 градусов.

В одном или более вариантах реализации изобретения ширина 965 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец практически равна ширине штифтов 735A-D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «практически равна» означает, что ширина 965 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец больше на 1 миллиметр (мм) ширины штифтов 735A-D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «практически равна» означает, что ширина 965 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец больше на 5 мм ширины штифтов 735A-D для шагового перемещения. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном контексте «практически равна» означает, что ширина 965 пазов 955A-D штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец больше на 10 мм ширины штифтов 735A-D для шагового перемещения.

В одном или более вариантах реализации изобретения плоскость, представленная на Фиг. 9C штриховой линией 970, проходящая через центр пазов 955C штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец, также проходит через (или, в одном варианте реализации изобретения в пределах 5 мм от; в одном варианте реализации изобретения в пределах 10 мм от; и в одном варианте реализации изобретения в пределах 20 мм от) центр пазов 955А штифтов для шагового перемещения гильзы для уплотнительных колец, центр отверстия 925C неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, центр отверстия 925А неглубокой части гильзы для уплотнительных колец, центр отверстия 930C средней части гильзы для уплотнительных колец, центр отверстия 930A средней части гильзы для уплотнительных колец, центр отверстия 935C глубокой части гильзы для уплотнительных колец и центр отверстия 925A глубокой части гильзы для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения гильза 520 для уплотнительных колец содержит удлиненную канавку 975 шарикового подшипника.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 10А-10С, мандрель 505 с ниппельным концом содержит корпус 1005 мандрели с ниппельным концом, содержащий отверстие 1010 мандрели с ниппельным концом, проходящее через его длинный размер. В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит цилиндр 1015 верхней камеры, цилиндр 1020 нижней камеры и ограничитель 1025 нижней камеры. В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит соединительную трубу 1030 ниппельного конца, которая обеспечивает механическое соединение с нижними элементами системы. В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит шлицевую муфту 1035 камеры, которая соединяется с секцией 530 камеры. В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит шлицевую посадочную муфту 1040, которая соединяется с посадочным кольцом 130 (проиллюстрированным на Фиг. 1 и 2). В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит ниппельный конец 1045 с резьбой, посредством которого перепускной клапан 100 соединяется с другими элементами в бурильной колонне (не показана). В одном или более вариантах реализации изобретения мандрель 525 с ниппельным концом содержит радиальную шарикоподшипниковую опору 1050, которая находится внутри канавки 975 шарикового подшипника в гильзе 520 для уплотнительных колец.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 11А-11С, секция 530 камеры содержит корпус 1105 секции камеры с отверстием 1110 секции камеры. В одном или более вариантах реализации изобретения секция 530 камеры содержит шлицевую муфту 1115 секции камеры, которая соединяется со шлицевой муфтой 1035 камеры мандрели 525 с ниппельным концом. В одном или более вариантах реализации изобретения посредством винтов 1120 закрываются отверстия, через которые секция камеры 530 камеры может заполняться флюидом. В одном или более вариантах реализации изобретения отверстие 1110 секции камеры сужается от внутреннего диаметра 1125 цилиндра, достаточного для поршневой части 740 основной секции 510, до внутреннего диаметра 1130 ограничителя, который уже поршневой части 740 основной секции 510.

В одном или более вариантах реализации изобретения, как проиллюстрировано на Фиг. 12А (которые охватывают основную секцию, проиллюстрированную на Фиг. 7А-7С, золотник клапана 515, проиллюстрированный на Фиг. 8А-8В, и гильзу 520 для уплотнительных колец, проиллюстрированную на Фиг. 9A-9C, с метками, нанесенными только на те элементы, которые относятся к данному обсуждению), при этом отверстия 925A-D, 930A-D, 935A-D гильзы для уплотнительных колец герметично изолированы от отверстий 715A-D, 720A-D, 725A-D основной секции посредством соответствующих уплотнительных колец 940A-B, 945A-B, 950A-B, когда гильза 520 для уплотнительных колец находится в закрытом положении (то есть, когда штифты 735A-D для шагового перемещения установлены в закрытые канавки 825 золотника клапана 515). В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 12В (которые охватывают основную секцию, проиллюстрированную на Фиг. 7А-7С, золотник клапана 515, проиллюстрированный на Фиг. 8А-8В, и гильзу 520 для уплотнительных колец, проиллюстрированную на Фиг. 9A-9C, с метками, нанесенными только на те элементы, которые относятся к данному обсуждению), при этом отверстия 925A-D, 930A-D, 935A-D гильзы для уплотнительных колец совмещены с соответствующими отверстиями 715A-D, 720A-D, 725A-D основной части, когда гильза 520 для уплотнительных колец находится в открытом положении (то есть, когда штифты 735A-D для шагового перемещения установлены в открытые канавки 815 золотника клапана 515).

Открытие перепускного клапана

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 13A-13E, срабатывание и возврат в исходное состояние перепускного клапана 100 вызывает: перемещение муфтового конца 505 в сборе, основной секции 510, штифтов 735A-D для шагового перемещения и секции 530 камеры относительно гильзы 520 для уплотнительных колец, а также перемещение и вращение относительно золотника клапана 515, что приводит к открытию и закрытию перепускного клапана 100.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 13А, перепускной клапан 100 находится в закрытом положении, при этом отверстия 925A-D, 930A-D, 935A-D гильзы для уплотнительных колец герметично изолированы от отверстий 715A-D, 720A-D, 725A-D основной секции, как обсуждалось применительно к Фиг. 12A, причем радиальная шарикоподшипниковая опора 1050 находится сверху (то есть, в самом конце направления для смещения вверх 210) канавки 975 шарикового подшипника.

В одном или более вариантах реализации изобретения, проиллюстрированных на Фиг. 13В, к перепускному клапану 100 в направлении для смещения вниз 205 прикладывается сила, вызывая перемещение муфтового конца 505 в сборе, основной секции 510, штифтов 735А-D для шагового перемещения и секции 530 камеры в направлении для смещения вниз 205 относительно золотника клапана 515 и гильзы 520 для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения посредством данного движения сжимается пружина 535. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735A-D для шагового перемещения перемещаются в пределах паза 810 для шагового перемещения золотника клапана 515 до тех пор, пока штифты 735A-D для шагового перемещения не будут установлены в соответствующие переходные пазы 835. В одном или более вариантах реализации изобретения данное движение вызывает вращение золотника клапана 515 в положение, проиллюстрированное на Фиг. 13В. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном положении отверстия 925A-D, 930A-D, 935A-D гильзы для уплотнительных колец герметично изолированы от отверстий 715A-D, 720A-D, 725A-D основной секции. В одном или более вариантах реализации изобретения радиальная шарикоподшипниковая опора 1050 остается в верхней части канавки 975 шарикового подшипника, удерживаемая там посредством пружины 535.

В одном или более вариантах реализации изобретения, как проиллюстрировано на Фиг. 13С, к перепускному клапану 100 в направлении для смещения вверх 210 прикладывается сила, вызывая перемещение муфтового конца 505 в сборе, основной секции 510, штифтов 735А-D для шагового перемещения и секции 530 камеры в направлении для смещения вверх 210 относительно золотника клапана 515 и гильзы 520 для уплотнительных колец. В одном или более вариантах реализации изобретения данное движение вызывает разжатие пружины 525. В одном или более вариантах реализации изобретения штифты 735A-D для шагового перемещения перемещаются в пределах паза 810 для шагового перемещения золотника клапана 515 до тех пор, пока штифты 735A-D для шагового перемещения не будут установлены в соответствующие открытые канавки 815. В одном или более вариантах реализации изобретения данное движение вызывает вращение золотника клапана 515 в положение, проиллюстрированное на Фиг. 13С. В одном или более вариантах реализации изобретения в данном положении, более подробно проиллюстрированном на Фиг. 12В, которое обсуждалось выше, отверстия 925A-D, 930A-D, 935A-D гильзы для уплотнительных колец сообщаются с отверстиями 715A-D, 720A-D, 725A-D основной секции, позволяя флюидам протекать из отверстия перепускного кл