ОБРАТНЫЙ КЛАПАН БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам бурильной колонны, предназначенным для предотвращения шламования забойного двигателя потоком рабочей жидкости снизу и нефтегазопроявлений через бурильную колонну.
Известен обратный клапан, принятый за прототип (Патент Российской Федерации на изобретение №2232243, МПК Е21В 4/00, Е21В 34/06, опубликовано 10.07.2004), содержащий корпус, состоящий из соединенных резьбовым соединением ниппеля и переводника, установленного между ними седла с упругоэластичным уплотнением и запорного органа, контактирующего с седлом и снабженного пружиной, поджимающей запорный орган к седлу, причем запорный орган выполнен в виде полого плунжера, выход которого герметично заглушен лобовым и донным обтекателями, в стенках плунжера выполнены окна, плунжер соединен, с возможностью скольжения, с седлом, а упругоэластичный элемент ограничен в направлении выхода частью поверхности скольжения седла, при этом лобовой обтекатель выполнен с дроссельным отверстием, а лобовой и донный обтекатели образуют между собой двумисную полость, соединенную через дроссельное отверстие с входом обратного клапана.
Недостатками рассматриваемого устройства являются:
- наличие в конструкции корпуса герметичного резьбового соединения, снижающего общую надежность устройства и требующего, при его техническом обслуживании, применения специального технологического оборудования, обеспечивающего необходимый для герметичности соединения высокий момент его затяжки, что исключает возможность замены вышедших из строя уплотнительных элементов на месте эксплуатации устройства;
- интенсивный абразивный и эрозионный износ (размыв) корпуса клапана потоком гидроабразивной рабочей жидкости на выходе из плунжера, сокращающий рабочий ресурс устройства.
Заявляемое решение решает следующие задачи:
- исключения необходимости применения при техническом обслуживании устройства специального технологического оборудования;
- повышения надежности устройства и увеличения его рабочего ресурса.
Технический результат достигается тем, что обратный клапан бурильной колонны, включающий полый цилиндрический корпус с выполненными на его концах присоединительными замковыми резьбами, подпружиненный плунжер с центральным отверстием, образующим, совместно с выходящими на наружную поверхность плунжера радиальными каналами, проточную часть, седло, контактирующее с плунжером, и уплотнения, отличается тем, что корпус устройства выполнен неразъемным, центральное отверстие плунжера выполнено несквозным, а нижняя часть седла выполнена в виде цилиндрической «юбки», при этом внутренняя, профилирующая поток рабочей жидкости поверхность седла, подлежащего замене при достижении критической степени его износа, выполнена с антиэрозионным покрытием.
На фиг.1 показан общий вид обратного клапана бурильной колонны в продольном разрезе в состоянии « клапан закрыт».
На фиг.2 - общий вид клапана в состоянии «клапан открыт».
Обратный клапан бурильной колонны содержит корпус 1, установленный в нем с возможностью осевого перемещения плунжер 2, возвратную пружину 3 и седло 4, поверхность которого выполнена с антиэрозионным покрытием, например, азотированием. В плунжере 2 имеется проточный канал, образованный центральным отверстием 5 и сообщающимися с ним радиальными каналами 6, расположенными под углом к оси плунжера. Для обеспечения герметичности подвижных соединений плунжера 2 с седлом 4 и седла с корпусом 1 служат уплотнительные кольца 7 и 8. Седло 4 зафиксировано от осевого перемещения вниз разрезным стопорным кольцом 9. На верхнем «муфтовом» и нижнем «ниппельном» концах корпуса выполнены присоединительные замковые резьбы: внутренняя - 10 и наружная - 11.
Обратный клапан бурильной колонны работает следующим образом.
Посредством выполненных на концах корпуса присоединительных резьб, клапан устанавливается в бурильную колонну выше забойного двигателя.
При спуске или подъеме бурильной колонны плунжер 2 клапана (фиг.1), удерживается пружиной 3 в крайнем верхнем положении. Благодаря отсутствию в плунжере сквозного отверстия, нижняя часть плунжера, совместно с седлом, образует затворный узел, перекрывающий поток жидкости из затрубного пространства через забойный двигатель снизу, предотвращая его зашламление.
При подаче бурового раствора к забойному двигателю плунжер 2, под действием силы, создаваемой воздействием на его поверхность давления жидкости, преодолевая сопротивление пружины 3, смещается в крайнее нижнее положение (фиг.2), при этом радиальные каналы 6 плунжера располагаются ниже установленных в седло 4 уплотнительных колец 7 и поток рабочей жидкости, через проточный канал плунжера 2 и кольцевой зазор 10 между плунжером и седлом подается на забойный двигатель - «клапан открыт».
Сопрягаемая с радиальными каналами 6 плунжера поверхность седла 4 выполнена параллельной осям отверстий, что исключает образование завихрений потока на выходе из отверстий, а формирующая поток рабочей жидкости внутренняя поверхность седла защищают внутреннюю поверхность корпуса от эрозии.
При прекращении подачи бурового раствора плунжер 2, под действием пружины 3 возвращается в исходное положение, клапан закрывается, предотвращая возможность зашламления внутреннего объема бурильной колонны потоком жидкости из затрубного пространства снизу через забойный двигатель.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявляемого решения позволила:
1. Упростить конструкцию и повысить надежность за счет применения неразъемного корпуса и исключения герметичного резьбового конического соединения.
2. Увеличить срок эксплуатации изделия по заявляемому техническому решению путем выполнения нижней части седла в виде профилирующей поток рабочей жидкости внутренней поверхности и нанесением на нее антиэрозионного покрытия, а также путем замены седла в эксплуатации при достижении им критической степени износа.