ОБРАТНЫЙ КЛАПАН БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Полезная модель относится к устройствам обратных клапанов бурильных колонн для гидроабразивной среды с гидравлическими забойными двигателями.
Известен обратный клан для бурильной колонны (RU 2107805 С1, Е21В 34/06), включающего корпус, составное седло в виде втулки и упруго-эластичного элемента, тарельчатый запорный орган, содержащий проходящий по оси переводника шток, в хвостовой части которого установлена пружина, поджимающая запорный орган к седлу, причем в проходном клапане переводника выполнены ребра.
Недостатком известной конструкции является нарушение герметичности клапана вследствие попадания между запорным органом и седлом абразивных частиц, содержащихся в буровом растворе. При этом при больших перепадах давления, вследствие нарушения герметичности, происходит размыв запорного органа и седла клапана. Это снижает ресурс запорного органа и не обеспечивает герметичность обратного клапана.
Указанные недостатки устранены в клапане (RU 2232243 С1, Е21В 4/00, Е21В 34/06), который является наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению и выбран в качестве прототипа.
Известный клапан содержит корпус, подпружиненный полый плунжер, содержащий радиальные каналы и заглушку, седло, контактирующее с плунжером и уплотнения.
При подаче бурового раствора к бурильному устройству давление внутри бурильных труб возрастает, при этом плунжер под действием перепада давления перемещается вниз, радиальные каналы плунжера
сообщаются с полостью бурильного устройства (клапан открыт). Буровой раствор полностью поступает к бурильному устройству.
После прекращения подачи бурового раствора давление в бурильных трубах понижается, при этом плунжер перемещается вверх, радиальные каналы перекрываются, клапан закрывается.
Недостатком известного клапана является отсутствие возможности сброса бурового раствора в межтрубное пространство при подъеме бурильного устройства. При отсутствии такой возможности при свинчивании бурильных труб на устье скважины, буровой раствор будет выливаться прямо на платформу буровой станции, что при бурении, особенно в холодное время года не допускается.
Другим недостатком известного устройства является отсутствие возможности заполнения бурильной колонны буровым раствором из межтрубного пространства при спускоподъемных операциях.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции обратного клапана бурильной колонны, в которой реализованы возможности опорожнения и заполнения бурильной колонны при спускоподъемных операциях.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом обратном клапане бурильной колонны, включающем корпус, подпружиненный полый плунжер, содержащий радиальные каналы и заглушку, седло, контактирующее с плунжером и уплотнения, согласно полезной модели, корпус содержит боковые отверстия.
Кроме того, боковые отверстия в корпусе выполнены в зоне радиальных каналов плунжера.
Благодаря наличию боковых отверстий, в отличие от прототипа, в корпусе происходит опорожнение бурильной колонны при подъеме или ее заполнение буровым раствором при опускании бурильной компоновки.
Благодаря такой конструкции обеспечивается возможность перетекания бурового раствора из бурильных труб через радиальные каналы плунжера и боковые отверстия в корпусе в межтрубное пространство и обратно.
На фиг.1 показан общий вид обратного клапана в продольном разрезе в положении «клапан закрыт».
На фиг.2 показан продольный разрез обратного клапана в увеличенном масштабе в месте расположения седла в положении «клапан закрыт».
На фиг.3 показан общий вид обратного клапана в продольном разрезе в положении «клапан открыт».
Клапан (фиг.1, 2) включает корпус 1, установленный в нем полый плунжер 2 с радиальными каналами 3 и седло 4. Корпус 1 содержит боковые отверстия 5. Плунжер 2 подпружинен пружиной 6. От осевого перемещения плунжер 2 фиксируется, например, гайкой 7. Плунжер 2 и седло 4 содержат уплотнения 8, 9 и 10. В нижней части плунжера 2 установлена заглушка 11. Заглушка 11 в плунжере крепится посредством, например, резьбы. От протечек на заглушке 11 установлено уплотнение 12, выполненное, например, в виде резинового кольца.
К верхней части клапана крепятся бурильные трубы (на фиг. не показаны) посредством, например, резьбы К1. К нижней части клапана крепится бурильное устройство (на рисунке не показано) при помощи, например, резьбы К2.
Обратный клапан бурильной колонны работает следующим образом. При небольшом перепаде давления, например, при подъеме бурильной компоновки, клапан закрыт.При этом буровой раствор свободно перетекает из внутренней полости бурильных труб А в затрубное пространство Б через радиальные каналы 3 плунжера 2 и боковые отверстия 5 корпуса 1. Полость В бурильного устройства при этом закрыта.
При подаче бурового раствора к бурильному устройству перепад давления в полости А возрастает. Плунжер 2, сжимая пружину 6, перемещается
вниз (фиг.3). При этом полости А и Б разобщаются, а полости А и В сообщаются посредством радиальных каналов 3 плунжера 2. Клапан открывается. Буровой раствор поступает в бурильное устройство.
При прекращении подачи бурового раствора к бурильному устройству давление в полости А понижается. Плунжер 2 перемещается вверх (фиг.1). Клапан закрывается.
Полости А и Б сообщаются посредством радиальных каналов 3 плунжера 2 и боковых отверстий 5 корпуса 1, а полость В бурильного устройства, благодаря установленной в плунжере 2 заглушке 11, закрывается.
Преимуществом предлагаемого изобретения по отношению к прототипу является то, что благодаря боковым отверстиям 5 в корпусе 1 буровой раствор при закрытом клапане свободно перетекает из бурильных труб (полость А) в межтрубное пространство (полость Б) через боковые отверстия 5 и радиальные каналы 3 плунжера 2.
В прототипе такая возможность отсутствует, здесь при свинчивании бурильных труб на устье скважины, буровой раствор выливается прямо на платформу буровой станции, что при бурении, особенно в холодное время года, не допускается, а при спуске бурильной компоновке бурильные трубы не заполняются буровым раствором.
Таким образом, в предлагаемом обратном клапане бурильной колонны присутствуют возможность сброса бурового раствора в межтрубное пространство при подъеме бурильного устройства и возможность заполнения бурильной колонны буровым раствором из межтрубного пространства при спускоподъемных операциях.