клапан для обсадных колонн

Формула изобретения

1. Клапан для обсадных колонн, включающий полый корпус, размещенное в нем клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанного с тарелкой подпружиненного штока, отличающийся тем, что запорный орган снабжен закрепленной на штоке поджимной тарелкой с гнездом под эластичное кольцо на ее верхней торцевой поверхности, глубина которого меньше высоты эластичного кольца, при этом на нижней торцевой поверхности тарелки и верхней торцевой поверхности поджимной тарелки выполнены обращенные друг к другу выступы, защемляющие эластичное кольцо.

2. Клапан для обсадных колонн по п.1, отличающийся тем, что контактирующие поверхности штока и верхней тарелки выполнены коническими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологической оснастке, применяемой при креплении нефтяных и газовых скважин.

Известен тарельчатый обратный клапан (А.И.Булатов, А.Г.Аветисов. Справочник инженера по бурению. М. Недра, 1985, т. I, стр.325-326), применяемый для предотвращения перетока бурового и тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе ожидания затвердевания цемента. Недостатком данного клапана является отсутствие надежной герметизации тарелки и штока запорного органа.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является клапан для обсадных колонн по авт. св. СССР N 1812304, E 21 B 34/10, который включает размещенные во внутренней полости корпуса клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанный с тарелкой подпружиненный шток.

Однако указанный клапан также недостаточно надежен, поскольку при его использовании не исключается перемещение жидкости из заколонного пространства в колонну при ее спуске в скважину.

Задача настоящего изобретения заключается в создании надежной конструкции клапана для обсадных колонн, исключающего переток бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в процессе ожидания затвердевания цемента.

Поставленная задача решается за счет того, что в клапане для обсадных колонн, включающем полый корпус, размещенное в нем клапанное седло с осевыми каналами, запорный орган в виде тарелки с конической рабочей поверхностью и эластичным кольцом и связанного с тарелкой подпружиненного штока, в отличие от прототипа запорный орган снабжен закрепленной на штоке поджимной тарелкой с гнездом под эластичное кольцо на ее верхней торцевой поверхности, глубина которого меньше высоты эластичного кольца, при этом на нижней торцевой поверхности тарелки и верхней торцевой поверхности поджимной тарелки выполнены обращенные друг к другу выступы, защемляющие эластичное кольцо.

Кроме того, контактирующие поверхности штока и верхней тарелки выполнены коническими.

При решении поставленной задачи создается следующий технический результат. Размещение эластичного кольца между выступами тарелок, а также предложенное соотношение высоты кольца с глубиной гнезда обеспечивают даже при небольшом усилии сжатия тарелок выступание кольца на рабочую коническую поверхность, чем достигается надежная герметизация между клапанным седлом и запорным органом.

Выполнение контактирующих поверхностей штока и верхней тарелки коническими, в отличие резьбового соединения штока и тарелки в прототипе, также увеличивает герметичность в этом соединении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид предложенного клапана для обсадных колонн; на фиг. 2 показано размещение эластичного кольца.

Устройство включает полый корпус 1, размещенное в нем клапанное седло 2 с осевыми каналами 3 и запорный орган. Запорный орган выполнен в виде тарелки 4 с рабочей конической поверхностью 5, поджимной тарелки 6 с гнездом 7 под эластичное кольцо 8, связанного с тарелкой 4 штока 9, подпружиненного пружиной 10. Эластичное кольцо 8 размещено в гнезде 7 поджимной тарелки 6. При этом глубина h гнезда 7 меньше высоты H эластичного кольца 8. На нижней торцевой поверхности тарелки 4 выполнен выступ 11, а на верхней торцевой поверхности поджимной тарелки 6 выполнен выступ 12, обращенный к выступу 11. Выступы 11, 12 защемляют эластичное кольцо 8. Поджимная тарелка 6 закреплена на штоке 9 с помощью гаек 13, 14. Контактирующие поверхности 15, 16 штока 9 и тарелки 4 выполнены коническими.

Клапан для обсадных колонн присоединяют к цементируемой колонне (хвостовику) и опускают в скважину. При цементировании раствор проходит через внутреннюю полость корпуса 1, каналы 3, седла 2 и отжимает тарелки 4, 6 запорного органа вместе со штоком 9, преодолевая упругое сопротивление пружины 10, и выходит во внутреннюю полость обсадной колонны (хвостовика), затем заполняет затрубное пространство. После прекращения прокачки цементного раствора и продавочной жидкости клапан захлопывается. При этом выступы 11, 12 тарелок давят на гладкую поверхность эластичного кольца 8, деформируют его и создают кольцевой пояс повышенного давления на резину, что препятствует обратному перетеканию жидкости. Эластичное кольцо 8 выступает над конической поверхностью тарелки 4 и опирается на гладкую коническую поверхность седла 2. Обратное давление давит на поджимную тарелку 6 и запорный орган в целом и плотно прижимает выступающее эластичное кольцо 8 к конической поверхности седла 2. Поджимная тарелка 6 и гайки 13,14 плотно прижимают тарелку 4 к конической поверхности штока 9. Конические поверхности 15, 16 имеют малый наклон образующей конуса, поэтому между ними возникает контактное давление, которое также предотвращает обратное перетекание жидкости.