клапан обратный для обсадной колонны

Формула изобретения

Клапан обратный для обсадной колонны, содержащий шаровой затвор для сбрасывания с поверхности, корпус и расположенные в нем последовательно снизу вверх эластичный элемент и раздвижное седло, выполненные таким образом, что проходное отверстие в них может расширяться до диаметра шарового затвора, а также опора седла, отличающийся тем, что указанное седло состоит из кольцевых сегментов, установленных с возможностью перемещения вдоль выполненной на опоре седла расширяющейся книзу внутренней конусной поверхности при раздвижении седла шаровым затвором и возврата его в исходное положение с плотным прижатием указанных сегментов друг к другу благодаря упругости эластичного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, применяемым при креплении нефтяных и газовых скважин, и предназначено для предотвращения обратного перетока цементного раствора из затрубного пространства в колонну.

Известен клапан обратный для обсадной колонны (а.с. СССР 1328483, кл. Е 21 В 33/14), в котором запорный узел размещен с возможностью осевого перемещения между уступами, расположенными сверху и снизу его.

Недостатком этого клапана является то, что он не обеспечивает заполнения обсадной колонны скважинной жидкостью при спуске.

Наиболее близким к изобретению является клапан обратный для обсадной колонны (а.с. СССР 1218078, кл. Е 21 В 34/10), принятый в качестве прототипа, содержащий шаровой затвор, сбрасываемый с поверхности, корпус и расположенные в нем последовательно снизу вверх эластичный элемент и раздвижное седло, выполненные таким образом, что проходное отверстие в них может расширяться до диаметра шарового затвора, а также опора седла.

Недостаток клапана заключается в том, что он не в состоянии надежно перекрыть обсадную колонну от движения жидкости снизу вверх. Это объясняется тем, что для придания седлу возможности расширения в нем со стороны проходного отверстия выполнены прорези. При работе клапана в момент прогиба шайбы в сторону опоры седла прорези расширяются и образуют щели, приводящие к выдавливанию в них эластичного элемента и прорыву его под действием перепада давления снизу вверх.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации обсадной колонны от действия давления, направленного снизу вверх.

Поставленная цель достигается тем, что раздвижное седло составлено из кольцевых сегментов, установленных с возможностью их перемещения вдоль расширяющейся книзу внутренней конусной поверхности, выполненной на опоре седла.

Выполнение седла из кольцевых сегментов, установленных с возможностью перемещения по конусной поверхности вверх, приводит к плотному прилеганию их друг к другу без образования зазоров, что предотвращает выдавливание в зазоры эластичного элемента и его повреждение от обратного движения жидкости из затрубного пространства в колонну.

На фиг.1 изображен клапан обратный в момент прохождения шарового затвора через седло вниз.

На фиг.2 - то же в положении, когда шар прошел в полость клапана.

На фиг.3 - клапан обратный в момент герметизации колонны от обратного движения жидкости - из затрубного пространства в колонну.

На фиг.4 - раздвижное седло в сжатом состоянии.

Клапан обратный содержит сбрасываемый с поверхности шаровой затвор 1 (шар) (фиг.1) и корпус 2. В корпусе расположены последовательно снизу вверх эластичный элемент 3, раздвижное седло 4 и опора 5. Раздвижное седло выполнено таким образом, что проходное отверстие в нем может расширяться до диаметра шарового затвора 1. Оно состоит из кольцевых сегментов 6, установленных с возможностью перемещения вдоль выполненной на опоре 5 седла, расширяющейся книзу внутренней конусной поверхности при раздвижении седла и возврате его в исходное положение с обеспечением плотного прижатия указанных сегментов друг к другу.

Устройство работает следующим образом.

При спуске обсадной колонны скважинная жидкость проходит сквозь клапан снизу вверх и заполняет полость колонны.

По окончании спуска колонны в скважину сбрасывают шаровой затвор 1, который, достигнув клапана, попадает на седло 4 (фиг.1). Далее под давлением прокачиваемой жидкости шаровой затвор раздвигает седло, перемещая его сегменты 6 вдоль конусной поверхности опоры 5. Шаровой затвор 1, пройдя сквозь седло 4 и эластичный элемент 3, попадает в полость клапана. Эластичный элемент 3, благодаря своей упругости, возвращает сегменты 6 в исходное положение, плотно прижав их друг к другу (фиг.2). С этого момента устройство выполняет функции обратного клапана.

В случае движения жидкости снизу вверх поток поднимает шаровой затвор 1 и перекрывает им проходное отверстие в клапане (фиг.3). При этом чем выше перепад давления снизу вверх, тем плотнее сегменты 6 примыкают друг к другу (фиг.4), исключая выдавливание материала эластичного элемента в зазоры между сегментами и обеспечивая надежную герметизацию клапана.

Технико-экономическая эффективность устройства достигается за счет повышения герметичности и надежности клапана.