ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАШЛАМОВЫВАНИЯ ЗАБОЙНЫХ УСТРОЙСТВ

Техническое решение относится к области бурения и ремонта скважин, в частности к обратным клапанам для предотвращения зашламовывания забойных устройств.
Известен обратный клапан для предотвращения зашламовывания забойных устройств, содержащий полый корпус с размещенным в нем коническим седлом и установленными под седлом с возможностью осевого перемещения между седлом и ограничительной решеткой запорным узлом, выполненным в виде сердечника с хвостовиком и конической упорной поверхностью (патент РФ №2011788, Е21В 21/10, 1990).
Недостатком известного клапана является то, что запорный узел содержит пружину, размещенную в полости, сообщающейся с полостью корпуса зазорами, через которые в процессе эксплуатации проникают абразивные частицы, наносящие на витках пружины царапины, являющиеся концентраторами напряжений, что приводит к усталостному разрушению пружины и прекращению функционирования клапана.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному техническому решению является обратный клапан для предотвращения зашламовывания забойных устройств, включающий вертикальный полый корпус, верхняя часть которого выполнена в виде муфты с внутренней резьбой, а нижняя - в виде ниппеля с наружной резьбой, в полости корпуса размещены коническое седло, ограничительная решетка и установленный между ними с возможностью перемещения запорный узел, выполненный в виде сердечника с хвостовиком, и закрепленной на сердечнике эластичной конической манжеты (патент РФ № 2213845, Е21В 21/10, 2002).
Недостатками известного клапана является то, что установка ограничительной решетки и запорного узла со стороны ниппельной части корпуса приводит к уменьшению диаметральных размеров проходного канала и, как следствие, увеличению гидродинамического сопротивления потоку рабочей жидкости, преждевременному кавитационно-абразивному износу седла, деталей запорного узла, решетки и внутренней стенки корпуса. Уменьшение же толщины стенки ниппельной части с целью снижения гидродинамического сопротивления приведет к потере ее прочности, тем самым понизятся надежность и долговечность работы клапана. Затруднения, возникшие при отвинчивании закрепленной в корпусе посредством резьбового соединения ограничительной решетки после работы в скважине с попавшими в резьбу мелкими абразивными частицами, ухудшают условия обслуживания клапана.
Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности работы клапана, удобства его обслуживания.
Указанный результат достигается тем, что в обратном клапане для предотвращения зашламовывания забойных устройств, включающем вертикальный полый корпус, верхняя часть которого выполнена в виде муфты с внутренней резьбой, а нижняя - в виде ниппеля с наружной резьбой, в полости корпуса размещены коническое седло, ограничительная решетка и установленный между ними с возможностью перемещения запорный узел, выполненный в виде сердечника с хвостовиком, и закрепленной на сердечнике эластичной конической манжеты, при этом седло, запорный узел и ограничительная решетка установлены в корпусе между муфтовой и ниппельной его частями, при этом седло выполнено съемным с возможностью ограниченного осевого перемещения в полости корпуса в процессе работы.
Повышение надежности и долговечности работы клапана достигается за счет размещения сменного седла, запорного узла и ограничительной решетки со стороны муфты корпуса, увеличения диаметра внутреннего отверстия седла и площади поперечного сечения проходного канала. Повышение удобства обслуживания достигается благодаря сокращению времени на проведение сборки и разборки клапана, упрощению этих операций.
Предложенное техническое решение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид обратного клапана для предотвращения зашламовывания забойных устройств;
на фиг. 2 - клапан в скважине при прямой циркуляции через него рабочей жидкости;
на фиг. 3 - клапан в скважине при выбросе жидкости или газа через технологические трубы (обратная циркуляция).
Обратный клапан для предотвращения зашламовывания забойных устройств (фиг. 1) включает полый корпус 1, в полости 2 которого установлены коническое седло 3 с проходным отверстием 4 и уплотнениями 5, ограничительная решетка 6, запорный узел 7. Запорный узел состоит из сердечника 8 с хвостовиком 9 и конической поверхностью 10, эластичной конической манжеты 11 с раструбом 12, перекрывающим проходной канал 13. Корпус клапана содержит вверху муфтовую часть 14 с внутренней резьбой, внизу - ниппельную часть 15 с наружной резьбой для соединения с технологическими трубами.
Обратный клапан работает следующим образом.
Клапан спускается в скважину на технологических (бурильных, насосно-компрессорных или обсадных) трубах. При прямой циркуляции рабочей жидкости (фиг. 2), проходящей через проходное отверстие 4 седла 3 в полость 2 корпуса 1 ее поток перемещает запорный узел 7 по хвостовику 9 до упора в ограничительную решетку 6. Под напором жидкости раструб 12 манжеты 11 прогибается и складывается, открывая проходной канал 13 потоку жидкости в нижнюю часть компоновки технологических труб. При прекращении циркуляции жидкости раструб манжеты возвращается в исходное состояние (фиг. 1).
При возникновении обратной циркуляции (выброс жидкости или газа) запорный узел 7 клапана перемещается до упора в седло 3 (фиг. 3), обеспечивая прилегание конической поверхности 10 сердечника 8 и прижимание манжеты 11 к конусу седла. При этом закрывается проходное отверстие 4 седла, клапан запирается. По мере роста перепада давления на клапане запорный узел, седло с уплотнениями 5 перемещаются в направлении от ниппеля 15 к муфте 14 корпуса до упора в торец верхней технологической трубы. При возобновлении прямой циркуляции рабочей жидкости седло и запорный узел возвращаются в исходное состояние (фиг. 1).
Таким образом, использование предложенного технического решения обеспечивает повышение надежности и долговечности работы обратного клапана для предотвращения зашламовывания забойных устройств.