ПЕРЕЛИВНОЙ КЛАПАН БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
OVERFLOW VALVE OF DRILL COLUMN

Изобретение относится к области бурения и ремонта скважин, в частности к устройствам для сообщения внутренней полости технологической колонны труб с затрубным пространством при проведении спускоподъемных операций для заполнения колонны скважинной жидкостью и опорожнения, а именно к переливным клапанам бурильной колонны.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению является переливной клапан бурильной колонны, включающий вертикальный полый корпус с радиальными отверстиями, клапанную пару с седлом и полый поршень (Патент РФ №2204688, кл Е21В 21/10, 2001).
Недостатком известного клапана является то, что он склонен к зашламовыванию (забиванию частицами твердой фазы технологических рабочих жидкостей) радиальных отверстий, затрудняющих опорожнение трубной колонны от жидкости при проведении подъема из скважины, что ухудшает надежность работы устройства.
Технический результат осуществления изобретения заключается в повышении надежности работы переливного клапана.
Указанный результат достигается тем, что в переливном клапане бурильной колонны, включающем вертикальный полый корпус с радиальными отверстиями, клапанную пару с седлом и полый поршень, корпус составлен из верхнего и нижнего полукорпусов, полый поршень выполнен дифференциальным - сверху с меньшим диаметром, а внизу с большим, и установлен в верхнем полукорпусе с возможностью перекрытия радиальных отверстий в стенке верхнего полукорпуса, устройство также снабжено распределителем потока, запрессованным внутри нижнего полукорпуса и оснащенным радиальными впускными отверстиями с возможностью совмещения их с радиальными отверстиями в стенке нижнего полукорпуса для соединения внутренней полости распределителя с закорпусным пространством, а также продольными обводными каналами, соединяющими полость верхнего полукорпуса с пространством под распределителем, а клапанная пара оснащена распределительным колпаком и подпружиненным коническим сердечником, сопрягаемым с седлом.
Повышение надежности работы клапана достигается за счет разделения радиальных отверстий на размещенные в нижнем полукорпусе впускные отверстия и выполненные в верхнем полукорпусе сливные отверстия. Последние, защищенные дифференциальным полым поршнем, не забиваются грязью ни при спуске клапана, ни при его работе в скважине и обеспечивают надежное опорожнение технологических труб.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид переливного клапана бурильной колонны при транспортировке (спуске) в скважину;
на фиг. 2 - поперечный разрез А-А нижнего полукорпуса клапана;
на фиг. 3 - вид клапана с открытыми сливными отверстиями при подъеме из скважины.
Переливной клапан бурильной колонны (фиг. 1) включает полый корпус 1, состоящий из верхнего 2 и нижнего 3 полукорпусов. Полый поршень 4 установлен в верхнем полукорпусе с возможностью открытия сливных радиальных 5 отверстий и выполнен дифференциальным - вверху меньшего диаметра, внизу большего диаметра. Уплотнения 6 и 7 на сопрягаемых с верхним полукорпусом цилиндрических поверхностях 8 и 9 выполнены с натягом, обеспечивающим удержание полого поршня в верхнем полукорпусе.
В распределителе 10, запрессованном в нижнем полукорпусе, выполнены радиальные впускные 11 отверстия, соединяющие внутреннюю 12 полость распределителя с закорпусным пространством 13, а также продольные обводные каналы 14, соединяющие полость 15 верхнего полукорпуса с пространством 16 под распределителем. Седло 17, с которым взаимодействует конический сердечник 18 с уплотнением 19 и пружиной 20, установлено в соединенном с распределителем колпаке 21.
Переливной клапан работает следующим образом.
Клапан спускается в скважину на соединенных полым корпусом 1 технологических (бурильных или насосно-компрессорных) трубах. При спуске, во время погружения в скважинную жидкость (фиг. 1), жидкость из закорпусного пространства 13 затекает через радиальные впускные 11 отверстия во внутреннюю 12 полость распределителя 10 нижнего полукорпуса 3, отталкивает от седла 17 сердечник 18 с уплотнением 19 и сжимает пружину 20, установленную в колпаке 21. Жидкость через образовавшийся зазор между седлом и сердечником затекает в полость 15 верхнего 2 полукорпуса, затем через полый поршень 4 заполняет технологические трубы. При прекращении спуска и выравнивании давления скважинной жидкости между закорпусным пространством пружина возвращает сердечник в исходное положение с упором в седло.
В процессе прокачивания насосом рабочей жидкости через технологические трубы за счет почти равного давления над поршнем 4 и под ним, вследствие большей площади нижней части поршня с цилиндрической поверхностью 9, чем верхней его части с цилиндрической поверхностью 8, на поршень снизу действует большая сила давления, чем сверху. Эта сила больше, чем гидродинамический напор потока рабочей жидкости на поршень. Таким образом, поршень прижимается в конический уступ в верхнем 2 полукорпусе и удерживается от выпадения вниз.
Жидкость начинает течь через продольные обводные каналы 14 и пространство 16 под распределителем 10 в нижнюю часть компоновки технологических труб и оборудования (на чертежах не показано).
После завершения работы по промывке скважины на устье сбрасывают в колонну технологических труб шар 22 (фиг. 3), который садится на коническую проточку полого поршня 4 и под давлением нагнетаемой в колонну рабочей жидкости проталкивает поршень с уплотнениями 6 и 7 вниз, который опускается вместе с шаром на колпак 21. Рабочая жидкость вытекает при подъеме клапана из скважины через радиальные сливные 5 отверстия верхнего полукорпуса 2 в закорпусное пространство 13.
Использование предложенного технического решения обеспечивает повышение надежности и долговечности работы переливного клапана бурильной колонны.