ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ПЕРЕВОДНИК

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности к устройствам для переключения потока жидкости из внутреннего пространства бурильной колонны в затрубное пространство.
Уровень техники
Известно выбранное в качестве прототипа решение (полезная модель RU155225), раскрывающее циркуляционный переводник бурильной колонны, содержащий трубчатый корпус, снабженный внешними отверстиями, ступенчатый золотник с радиальными отверстиями, пружину, седло, пробки, шары, внутреннее расходное отверстие, проходящее через трубчатый корпус и ступенчатый золотник, через которое проходит первичная траектория движения текучей среды, при этом ступенчатый золотник имеет первое положение, в котором внешние отверстия и радиальные отверстия перекрыты, и второе положение ступенчатого золотника, в котором блокируется первичная траектория движения текучей среды, а радиальные и внешние отверстия сообщаются для поступления всего объема текучей среды в кольцевой зазор ствола скважины, отличающийся тем, что шары содержат не менее одного деформируемого шара блокирования и не менее одного жесткого шара деактивации, при этом сечение деформируемого шара блокирования превышает сечение внешнего отверстия трубчатого корпуса на 3-15%, сечение жесткого шара деактивации на 0,8-15% больше сечения радиальных отверстий ступенчатого золотника, содержит устройство приема шаров, упор, уступ трубчатого корпуса, дроссельный диск между пружиной и торцом ступенчатого золотника.
Известное решение позволяет повысить надежность устройства, демпфировать вибрации ступенчатого золотника, упростить управление траекторией подачи текучей среды и снизить гидравлические потери, улучшить эксплуатацию устройства.
Однако в решении по RU155225 не используется шароуловитель, что приводит к невозможности удерживать шар от падения в скважину.
Раскрытие полезной модели
В одном аспекте полезной модели раскрыт циркуляционный переводник бурильной колонны, содержащий:
цилиндрический корпус с выполненными в нем промывочными отверстиями,
причем в корпусе установлены подпружиненный поршень и закрепленное сверху него седло, закрывающие промывочные отверстия,
причем промывочные отверстия выполнены с возможностью приема шаров дезактивации, при приеме которых поток жидкости через промывочные отверстия блокируется,
причем подпружиненный поршень и седло выполнены с возможностью смещения вниз при приеме седлом шара активации, тем самым открывая промывочные отверстия, и с возможностью пропускания шара активации, в случае когда промывочные отверстия приняли шары дезактивации,
шароуловитель, выполненный с возможностью улавливания шаров активации и дезактивации.
В другом аспекте полезной модели раскрыт переводник, дополнительно содержащий промывочные насадки, установленные в промывочных отверстиях.
В другом аспекте полезной модели раскрыт переводник, в котором шароуловитель связан с цилиндрическим корпусом посредством замковой резьбы.
В другом аспекте полезной модели раскрыт переводник, в котором концы корпуса переводника выполнены в виде ниппельной и муфтовой резьбы.
В другом аспекте полезной модели раскрыт переводник, в котором шароуловитель состоит из корпуса шароуловителя с 12 отверстиями формы скругленного прямоугольника, стакана с 4 отверстиями формы скругленного прямоугольника.
В другом аспекте полезной модели раскрыт переводник, в котором 4 отверстия корпуса шароуловителя совмещены с 4 отверстиями стакана.
Основной задачей, решаемой полезной моделью, является переключение потока жидкости из внутреннего пространства бурильной колонны в затрубное пространство посредством использования шаров активации и дезактивации с обеспечением при этом возможности улавливания использованных шаров.
Сущность полезной модели заключается в том, что переводник содержит седло, установленное на подпружиненном поршне, которое при приеме шара активации смещает поршень вниз, открывая промывочные отверстия и обеспечивая поток жидкости через них, а при поступлении в переводник шаров дезактивации, которые блокируют поток жидкости через промывочные отверстия, шар активации под действием потока продавливается через седло, в результате поток жидкости вновь движется через седло и поршень, которые в свою очередь возвращаются в исходное положение, закрывая промывочные отверстия. Шары активации и дезактивации попадают в шароуловитель, откуда затем могут быть извлечены.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в улавливании шаров шароуловителем, закрепленным в корпусе ниже седла и поршня.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает конструктивный вид переводника.
Фиг.2 показывает переводник с открытыми промывочными отверстиями.
Фиг.3 показывает переводник с закрытыми промывочными отверстиями.
Фиг.4 показывает шароуловитель.
Осуществление полезной модели.
Корпус переводника выполнен цилиндрическим, верхний и нижний концы корпуса предпочтительно выполнены в виде ниппельной и/или муфтовой резьбы.
На фиг.1 показан конструктивный вид переводника, на котором
1 – корпус переводника
2 - шароуловитель
3 – седло
4 - поршень
5 – промывочное отверстие
6 - пружина
В одном из вариантов осуществления внутри корпуса 1 переводника размещен поршень 4, седло 3 и пружина 6, также имеются два промывочных отверстия 5 с установленными в них насадками (не показаны на фиг.1).
В предпочтительном варианте осуществления переводник содержит шароуловитель 2, причем корпус переводника и корпус шароуловителя связаны между собой с помощью замковой резьбы.
Шароуловитель состоит из корпуса 41 шароуловителя (фиг.4), содержащего стакан 42, верхнюю опору 43 и нижнюю опору 44. В корпусе шароуловителя выполнено 12 пазов, в стакане выполнено 4 паза, причем пазы корпуса и стакана совмещены.
Элементы заявленного циркуляционного переводника функционально и конструктивно связаны друг с другом с возможностью осуществления предписанных им функций. Пружина выбирается и устанавливается в корпусе переводника так, чтобы обеспечить возможность закрытия промывочных отверстий в режиме работы,  в котором шар активации отсутствует в седле. Одновременно пружина выбирается и устанавливается в корпусе переводника так, чтобы, когда шар активации находится в седле, поток жидкости оказывал на пружину достаточное воздействие, чтобы сжать ее на величину, достаточную для открытия промывочных отверстий.
Седло изготавливается и устанавливается так, чтобы принимать шар активации и тем самым обеспечивать режим работы, в котором поток  жидкости по существу не проходит через седло, что вызывает повышение давления потока на седло, пружину и поршень, которые опускаются вниз, открывая промывочные отверстия.
Промывочные отверстия формируются так, чтобы обеспечить проход заданного потока жидкости через них, когда они открываются при опускании седла вниз. Одновременно промывочные отверстия формируются так, чтобы обеспечивать прием шаров дезактивации и тем самым обеспечивать режим работы, в котором поток  жидкости по существу не проходит через промывочные отверстия.
Шар активации предпочтительно изготавливается из пластмассы и подбирается таким образом, чтобы закрывать седло, по существу полностью останавливая поток жидкости через него, в то же время шар активации изготавливается таким, чтобы проходить через седло под действием давления потока, когда промывочные отверстия закрыты шарами дезактивации, и поток жидкости через них по существу заблокирован.
Шары дезактивации изготавливаются предпочтительно из стали и изготавливаются такими, чтобы по существу останавливать поток жидкости через промывочные отверстия, когда эти шары находятся в упомянутых отверстиях.
В предпочтительном варианте корпус содержит два отверстия, в других вариантах отверстий может быть одно или более.
Материал корпуса переводника подбирается, исходя из конкретных внешних условий так, чтобы обеспечивать возможность надежной работы переводника.
Поршень изготавливается и устанавливается в корпусе так, чтобы под действием упругой силы пружины поддерживать закрепленное на нем седло в заданном положении, смещаться при приеме седлом шара активации на заданную величину и возвращаться в исходное положение при прохождении шара активации в шароуловитель.
Шароуловитель имеет любую подходящую для улавливания шаров активации и дезактивации конструкцию, известную из уровня техники.
Материал и конкретные геометрические параметры шароуловителя могут быть подобраны специалистом в области техники без приложения творческих усилий, исходя из внешних условий работы переводника и параметров шаров активации и дезактивации.
Состояние активации переводника показано на фиг. 2.
Для активации переводника необходимо бросить в полость бурильных труб один пластиковый шар активации и прокачать его расчетным объемом бурового раствора. Когда шар активации садится в седло 3, поршень 4 под действием избыточного трубного давления сжимает пружину 6 и сдвигает ее вниз, при этом открываются промывочные отверстия 5. При этом поток бурового раствора переключается из внутренней полости бурильной колонны в затрубное пространство.
Состояние дезактивации переводника показано на фиг. 3.
Для дезактивации переводника необходимо в полость бурильных труб бросить два стальных шара дезактивации и прокачать их расчетным объемом бурового раствора. Шары под действием потока жидкости перекрывают промывочные отверстия 5. Под действием растущего давления жидкости шар активации продавливается через посадочное седло 3. Пружина 6 сдвигает поршень 4 наверх и перекрывает промывочные отверстия 5. Буровой раствор начинает поступать через полость переводника вниз бурильной колонны.
Использованные шары активации и дезактивации улавливаются в шароуловителе 3.
В одном из вариантов осуществления конкретные параметры переводника следующие:
Наружный диаметр переводника 171,5 мм
Внутренний диаметр (проходное сечение) 30 мм
Количество промывочных отверстий 2
Проходное сечение промывочных отверстий 27,9 мм
Диаметр шара активации 50,8 мм
Диаметр шара дезактивации 34,9 мм
Диаметр шара фиксации 28,6 мм
Максимальная нагрузка на растяжение 14070 кН
Максимальная скручивающая нагрузка 257,6 кНм
Момент свинчивания 4810 кг⋅см
Длина переводника 2780 мм
Масса переводника 370 кг
Шары фиксации и промывочные насадки используются, чтобы иметь возможность заполнять или дренировать бурильную колонну во время спуско-подъемных операций.
Для этого необходимо бросить в бурильные трубы один пластиковый шар фиксации и прокачать его буровым раствором до промывочных насадок. Под действием потока жидкости шар фиксации застрянет в одной из промывочных насадок и, таким образом, зафиксирует поршень в нижнем положении.
Шароуловитель в одном из вариантов выполнен с дополнительной возможностью улавливания шара фиксации.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема полезной модели.
Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезная модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
В приведенном выше описании примеров термины направления (такие как "над", "верх", "ниже", "низ", "верхний", "нижний" и т.д.) используются для удобства ссылки на прилагаемые чертежи. В общем, "над", "верхний" "вверх" и аналогичные термины связаны с направлением к земной поверхности вдоль ствола скважины, и "ниже", "нижний", "вниз" и аналогичные термины связаны с направлением от земной поверхности вдоль ствола скважины, причем ствол скважин может быть горизонтальным, вертикальным, наклонным, наклонно-направленным и т.д.
Любые числовые значения, изложенные в материалах настоящего описания или на чертежах, предназначены для включения всех значений от нижнего значения до верхнего значения приращениями в один единичный элемент при условии, что есть интервал по меньшей мере в два единичных элемента между любым нижним значением и любым верхним значением. В качестве примера, если изложено, что величина составляющей или значения технологического параметра, например, такого как температура, давление, время и тому подобное, например, имеет значение от 1 до 90, предпочтительно от 20 до 80, более предпочтительно от 30 до 70, подразумевается, что значения, такие как от 15 до 85, от 22 до 68, от 43 до 51, от 30 до 32 и т.д., в прямой форме перечислены в этом описании изобретения. Что касается значений, которые являются меньшими, чем единица, при необходимости, один единичный элемент считается имеющим значение 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1. Таковые являются всего лишь примерами того, что определенно подразумевается, и все возможные комбинации многочисленных значений между перечисленными самым низким значением и самым высоким значением должны считаться изложенными в прямой форме в этой заявке подобным образом. Как может быть видно, указание величин, выраженных в материалах настоящего описания в качестве «весовых долей», также предполагает такие же диапазоны, выраженные в показателях процентного отношения по массе.
Варианты осуществления устройства/элемента могут быть выполнены из любого подходящего материала, например, не с целью ограничения, из алюминия, меди, нержавеющей стали, титана, углеродных волоконных композитных материалов и т.п. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием способов, известных обычным специалистам в данной области, включая лишь в качестве примера механическую обработку на станках и литье по выплавляемой модели. Сборка элементов и финишные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям обычного специалиста в данной области.