обратный клапан для обсадной колонны

Формула изобретения

1. Обратный клапан для обсадной колонны, включающий цилиндрический корпус с осевым каналом, шарнирно прикрепленный снизу к корпусу подпружиненный запорный элемент, втулку с дроссельными отверстиями в нижней части, установленную в осевом канале корпуса и фиксированную срезными элементами, и сбрасываемую управляющую пробку, отличающийся тем, что втулка выполнена с радиальными дроссельными отверстиями, открытыми для заполнения через них скважинной жидкостью обсадных труб при их спуске, при этом осевой канал втулки закрыт снизу запорным элементом.

2. Обратный клапан для обсадной колонны по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена с посадочным седлом для управляющей пробки на верхнем торце и фиксирована в корпусе посредством ниппеля, ввинченного в корпус сверху.

3. Обратный клапан для обсадной колонны по п.2, отличающийся тем, что управляющая пробка выполнена в виде шара, диаметр которого больше внутреннего диаметра втулки и меньше внутреннего диаметра ниппеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к обратным клапанам для обсадных колонн, и может быть использовано для спуска в скважину обсадной колонны без долива промывочного раствора и для закрытия ее снизу после завершения процесса закачки и задавки тампонажного раствора.

Известны обратные клапаны для обсадных колонн с тарельчатым, шаровым и поворотным запорным элементом (см. книгу “Справочник по бурению”, том 1. Под ред. В.И. Мищевича и Н.А. Сидорова. М.: Недра, 1973, стр. 402 и 403, а.с. СССР № 305254, кл. Е 21 В 33/14, 1971). Недостатком их является то, что они не позволяют производить спуск обсадной колонны без периодического наполнения ее промывочной жидкостью.

Известны дифференциальные обратные клапаны, обеспечивающие самозаполнение спускаемой обсадной колонны жидкостью при определенном перепаде давления на клапан (см. книгу Гайворонского А.А. и Цыбина А.А. “Крепление скважин и разобщение пластов”. М.: Недра, 1981, стр. 55-56, рис. 13 и 14, а также а.с. СССР № 443161, кл. Е 21 В 33/14, 1973, опубл. 15.09.74, бюл. № 34). Недостатками их являются сложность конструкции и недостаточная надежность работы при применении тампонажных растворов с наполнителями.

Известны также дроссельные обратные клапаны, обеспечивающие самозаполнение спускаемой обсадной колонны через дроссельные отверстия, которые закрываются сбрасываемым с поверхности шаром или цементировочной пробкой (см. вышеуказанную книгу “Крепление скважин и разобщение пластов”, стр. 54 рис. 12б, стр. 56 рис. 14, а также а.с. СССР № 1425303, кл. Е 21 В 33/14). Недостатками их также являются сложность конструкции и низкая надежность работы при применении тампонажных растворов с наполнителями.

Наиболее близким к предлагаемому является дроссельный обратный клапан по а.с. СССР № 1812303, кл. Е 21 В 34/10, включающий цилиндрический корпус с осевым каналом, шарнирно прикрепленный внизу к корпусу подпружиненный запорный элемент, втулку с дроссельными отверстиями в нижней части, установленную в осевом канале корпуса и фиксированную срезными элементами, и сбрасываемую управляющую пробку. Дроссельные отверстия во втулке образованы осевым каналом подпружиненной тарели, закрывающей осевой канал втулки, и осевым каналом подпружиненного конуса, закрывающего осевой канал тарели. Недостатками этого клапана являются сложность конструкции и низкая надежность работы из-за применения нескольких деталей с пружинами и дроссельными отверстиями. При этом возникает необходимость подбора пружин и размеров отверстий, исходя из диаметра спускаемых в скважину труб, скорости спуска и вязкости промывочных жидкостей.

Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в обратном клапане, включающем цилиндрический корпус с осевым каналом, шарнирно прикрепленный снизу к корпусу подпружиненный запорный элемент, втулку с дроссельными отверстиями в нижней части, установленную в осевом канале корпуса и фиксированную срезными элементами, и сбрасываемую управляющую пробку, втулка выполнена с радиальными дроссельными отверстиями, открытыми для заполнения через них скважинной жидкостью обсадных труб при их спуске, при этом осевой канал втулки закрыт снизу запорным элементом.

Поставленная цель достигается также тем, что втулка выполнена с посадочным седлом для управляющей пробки на верхнем торце и фиксирована в корпусе посредством ниппеля, ввинченного в корпус сверху, а управляющая пробка выполнена в виде шара, диаметр которого больше внутреннего диаметра втулки и меньше внутреннего диаметра ниппеля.

На чертеже представлен предлагаемый клапан в исходном положении.

Обратный клапан для обсадной колонны включает цилиндрический корпус 1 с осевым каналом и запорный элемент 2 с эластичным уплотнителем 3, шарнирно прикрепленные снизу к корпусу посредством болта 4, планки 5 и оси 6 с применением возвратной пружины 7. В осевом канале корпуса установлена втулка 8, которая зафиксирована посредством ниппеля 9, ввинченного сверху в корпус, и срезных штифтов 10. Срезные штифты могут быть заменены срезным буртом втулки 8. В нижней части втулки выполнены радиальные дроссельные отверстия 11. Снизу осевой канал втулки 8 закрыт запорным элементом 2. На верхнем торце втулки выполнено седло 12 для сбрасываемой управляющей пробки в виде шара 13, диаметр которого больше внутреннего диаметра втулки и меньше внутреннего диаметра ниппеля. Снаружи корпуса 1 установлены эластичные кольца 14 с нажимным кольцом 15 для уплотнения в муфте обсадной колонны.

Клапан работает следующим образом.

В собранном виде без шара 13 клапан устанавливается над башмаком обсадной колонны. При спуске обсадных труб происходит заполнение скважинной жидкостью через дроссельные отверстия 11. Периодические промывки скважины осуществляются через осевой канал втулки 8. При этом под действием промывочной жидкости запорный элемент 2 отходит в сторону, отжимая пружину 7.

Перед закачкой тампонажного раствора в обсадную колонну бросают шар 13. Шар закрывает втулку 8. При закачке раствора под действием перепада давления штифты 10 срезаются, и втулка 8 с шаром 13 падает вниз. После завершения процесса закачки и продавки тампонажного раствора давление в верхней части обсадной колонны снижают до атмосферного. При этом запорный элемент 2 с уплотнителем 3 под действием пружины закрывает осевой канал корпуса 1 снизу.

Благодаря полному открытию осевых каналов втулки и корпуса при периодических промывках скважины и закачке тампонажного раствора они не засоряются, возникающие перепады давления минимальны и не создают опасность самопроизвольного открытия и закрытия клапана.

Технико-экономический эффект от применения предложенного клапана достигается за счет его удешевления, повышения надежности, сокращения времени на спуск обсадной колонны и повышения качества цементирования.