ПЕРЕВОДНИК ПЕРЕЛИВНОЙ ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к буровой технике, к установкам для бурения нефтяных и газовых скважин забойными двигателями, а именно для заполнения и опорожнения колонны бурильных труб при спускоподъемных операциях.
Известен переливной клапан бурильной колонны, содержащий полый корпус с боковыми отверстиями, седло, уплотнения и поршень, установленные внутри корпуса (патент РФ №40375, Е21В 4/00, оп. 10.09.2004 г.).
Недостатками известного инструмента является фиксация подвижной детали, отвечающей за открытие и закрытие клапана упорным кольцом. Вероятность износа кольца очень велика при использовании утяжеленных буровых растворов, что может привести к поломке инструмента и невыполнению его назначения, а именно слив промывочной жидкости в затрубное пространство при подъеме вверх.
Известен переливной клапан забойного двигателя, включающий соосные между собой системы корпуса и поршня, первая из которых содержит патрубок с каналами, гидравлически сообщающими полость внутри корпуса с затрубным пространством, гильзу гидроцилиндра, замыкатель клапана, ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень гидроцилиндра с центральным каналом, переключатель клапана с перепускными каналами для сообщения центрального канала с кольцевой полостью, пружину сжатия с упорными регулировочными кольцами, удерживающую поршень с переключателем в верхнем положении. Пружина сжатия расположена по направлению потока ниже перепускных каналов переключателя и замыкателя клапана (патент РФ №2407876, Е21В 4/02, оп. 27.12.2010 г., БИ №36).
Недостатками данного изобретения являются: ненадежная фиксация подвижного поршня упорным кольцом; в связи с представленным соотношением наружного и внутреннего диаметров поршня возникает необходимость в больших затратах по обеспечению необходимой нагрузки (давление, расход) на подвижный шток для закрытия клапана и передачи жидкости в винтовой забойный двигатель, приведения его в действие; сложная конструкция и сложный процесс сборки и разборки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому устройству является переливной клапан забойного двигателя, содержащий корпус, клапанную пару, выполненную с поясом скольжения, включающую седло, установленное в корпусе, и полый плунжер, размещенный внутри седла с радиальными отверстиями в них, пружину, расположенную на полом плунжере, и уплотнения (патент РФ №2333334, Е21В 4/02, оп. 10.09.2008 г., БИ №25).
Недостатками данной конструкции является фиксация плунжера с проточными отверстиями, пружины и седла в корпусе от осевого перемещения с помощью фильтров, которые имеют кольцевое сечение, обладающее низким запасом прочности. При подаче промывочной жидкости нагрузка воспринимается не только полым плунжером, имеющим проточные отверстия, но и седлом, которое оказывает давление на кольцевое сечение фильтров и может привести к их смятию (перекрытию отверстий) или срезу, что может привести переливной клапан к поломке. Данный инструмент обладает низкой надежностью срабатывания. Связано это с тем, что для слива промывочной жидкости в затрубное пространство (открытия переливного клапана) радиальные отверстия полого плунжера должны быть соосны с радиальными отверстиями в корпусе. При использовании утяжеленных буровых растворов нет защиты от размыва рабочих органов. Еще одним недостатком данного переливного клапана является то, что камера, в которой размещена сжимаемая пружина, при долгой циркуляции может образовывать вакуум, что приведет к невозврату полого плунжера пружиной в транспортное положение, тем самым переливной клапан не откроется (подъем с сифоном).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое устройство, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик переводника переливного - увеличение срока службы; обеспечение высокой надежности срабатывания в процессе бурения скважины при установке его над забойным двигателем; упрощение конструкции; упрощение процесса сборки и разборки.
Поставленная задача решается с помощью переводника переливного забойного двигателя, включающего корпус и полый шток, выполненные с радиальными отверстиями, седло с уплотнительными кольцами и пружину, согласно полезной модели, корпус снабжен винтом с уплотнительным кольцом, выполненным с возможностью ограничения хода полого штока и удержания пружины в поджатом состоянии, сливными насадками, седло оснащено пояском для размещения в нем через дополнительные радиальные отверстия в корпусе ограничивающих винтов с пружинными шайбами, при этом соотношение наружного и внутреннего диаметров полого штока выполнено 1:3, а на коническую поверхность полого штока нанесено твердосплавное напыление.
Благодаря оптимальному соотношению наружного и внутреннего диаметров полого штока, а именно 1:3, снижается необходимая величина давления, необходимая для перемещения полого штока путем сжатия пружины и перекрытия радиальных отверстий полого штока седлом, а также увеличивается надежность срабатывания. Также показателем надежности срабатывания является то, что в качестве ограничителя хода и проворота полого штока и удержания пружины в поджатом состоянии переводник переливной оснащен винтом с уплотнительным кольцом, которое обеспечивает полную герметизацию переводника переливного от утечек промывочной жидкости в затрубное пространство.
Сущность технического решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 - изображен продольный разрез переводника переливного; на фиг. 2 - изображен поперечный разрез А-А.
Переводник переливной состоит из корпуса 1 с замковыми резьбами для присоединения к колонне бурильных труб (не показана) и к винтовому забойному двигателю, с установленными в нем полым штоком 2, подпружиненным пружиной 3 и седлом 4. Соотношение наружного и внутреннего диаметров полого штока выполнено 1:3. В корпусе 1 и в полом штоке 2 выполнено по два радиальных отверстия 5 и 6 соответственно, предназначенные для сообщения внутренней полости бурильных труб с затрубным пространством. Седло 4 имеет уплотнительные кольца 7, обеспечивающие полную герметизацию рабочих полостей переводника переливного. С целью исключения обратного срабатывания (закрытия) переводника переливного на наружной поверхности седла 4 выполнен поясок 8, куда вворачиваются через радиальные отверстия 9 в полом корпусе 1 ограничивающие винты 10 с пружинными шайбами И, которые исключают возможность отворота винтов 10 при работе винтового забойного двигателя. В корпус 1 ввернут винт 12 с уплотнительным кольцом 13, ограничивающий ход полого штока 2 и удерживающий пружину 3 в поджатом состоянии. В радиальные отверстия 5 корпуса 1 ввернуты сливные насадки 14. Полый шток 2 с целью обеспечения герметизации рабочих полостей снабжен уплотнительными кольцами 15. Для исключения размыва промывочной жидкостью на коническую поверхность полого штока 2 наносится твердосплавное напыление (на рисунке обозначено как «Б»).
Устройство работает следующим образом.
Переводник переливной посредством замковой резьбы муфтовой частью крепится к бурильным трубам, а ниппельной частью устанавливается на верхний переводник винтового забойного двигателя. При спуске и подъеме двигателя в отсутствии перепада давления полый шток 2 переводника переливного под действием усилия пружины 3 находится в верхнем положении и через радиальные отверстия 5 и 6 в корпусе 1 и полом штоке 2 через сливные насадки 14 внутренняя полость колонны сообщается с затрубным пространством (переводник открыт). При подаче промывочной жидкости в колонну полый шток 2 перемещается вниз под действием перепада давления в колонне и затрубном пространстве, тем самым сжимает пружину 3. При этом происходит перекрытие отверстий 6 в полом штоке 2 седлом 4 и разобщение внутренней полости колонны и затрубного пространства (переводник закрыт). В этом положении полого штока 2 промывочная жидкость через его проточную часть поступает к забойному двигателю и приводит его в действие. Переводник остается закрытым при наличии давления в колонне. При выключении насосов и снижении давления в колонне полый шток 2 переводника переливного под действием пружины 3 перемещается вверх, открывая переводник. При подъеме промывочная жидкость из колонны сливается в затрубное пространство.
Данный переводник переливной обладает высокой надежностью срабатывания, обеспечивается это тем, что благодаря оптимальному соотношению наружного и внутреннего диаметров полого штока, а именно 1:3, снижается необходимая величина давления для перемещения полого штока путем сжатия пружины и перекрывания отверстий полого штока седлом, а также увеличивается надежность срабатывания. Особенно важным является то, что для открытия переводника переливного (слив промывочной жидкости в затрубное пространство) нет необходимости соосного совпадения радиальных отверстий полого штока с радиальными отверстиями в корпусе. Также показателем надежности срабатывания является то, что в качестве ограничителя хода и проворота полого штока и удержания пружины в поджатом состоянии переводник переливной оснащен винтом с уплотнительным кольцом, которое обеспечивает полную герметизацию переводника переливного от утечек промывочной жидкости в затрубное пространство. Расчетное усилие среза винта во много раз превышает усилие, оказываемое промывочной жидкостью на полый шток, тем самым исключается возможность среза винта и поломки переводника переливного.
Таким образом, обеспечивается решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемое техническое устройство, а именно, улучшаются эксплуатационные характеристики, упрощается процесс сборки и разборки.