Клапан для обсадных колонн

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ю а 1) ВСЮ Е 21 В 34 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСХДЮ СТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам(56) 1. Булатов А.И. и др. Справочник по креплению .нефтяных и газовых скважин. М., "Недра", 1977, с.90-912, Авторское свидетельство СССР У 617576, кл. Е 21 В 34/10, 197 (прототип),(54)(57) 1. КЛАПАН ДЛЯ ОБСАЦНЫХ КОЛОНН, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоя: щую из верхней и нижней частей и имеющую радиальные каналы переменного сечения .и осевой канал, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом.2. Клапан по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конус- ности.Изобретение относится к устройствам, применяемым при креплении нефтяных и газовых скважин, и предназначено для автоматического самозаполнения обсадной колонны скважинной жид" костью, уменьшения гидродинамического давления на стенки скважины, снижения веса колонны и предотвращения обратного движения бурового или цементного раствора из затрубного прост ранства в колонну.Известен клапан для обсадных колонн, включающий корпус и постоянно подпружиненный тарельчатый запорныйэлемент 113 15Однако данная конструкция не обеспечивает автоматического заполнения обсадной колонны при ее спуске скважинной жидкостью и не уменьшает гидродинамического давления на стенки скважины.Наиболее близким к предлагаемому . является клапан для обсадных колонн, включающий корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним, перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней части с осевым каналом и нижней части с радиальными каналами переменного сечения 12 .Недостаток устройства заключается в том, что при спуске обсадной колонны в скважину при глубине .1200 м происходит перелив бурового раствора,35 т.е. клапан теряет способность регулировать поступление раствора в колонну из заколонного пространства. При повышенном перепаде давленияэластичная кольцевая перегородка 4 О вдавливается в периферийные отверстия дросселя, сокращается по наружному диаметру или прорывается, При этом отверстия дросселя частично или полностью Открываются и являются до полнительными каналами для нерегулируемого перетока жидкости из заколонного пространства в колонну.Кроме того, в результате действиязнакопеременных нагрузок (спуск кр лонны - прокачка раствора) в эластич ной кольцевой перегородке, закрепленной одним внутренним ободом на клетке, возникают напряжения изгиба в месте ее заделки (крепления), что 55 приводит к разрушению перегородки, а следовательно, к .раскрытию всех периферийных отверстий, через которые поступает дополнительный объем раствора из заколонного пространства в колонну. В результате, происходит перелив бурового раствора из обсадной колонны при ее спуске в скважину. При этом шар, бросается в опускаемую коМлонну и вынужденной (незапланированной) промывкой скважины транспортируется в клапан, При дальнейшем спуске обсадной колонны клапан работает подобно аналогу-тарельчатому клапану с присущими ему недостатками: необеспечивается заполнение обсаднойколонны при ее спуске буровым раствором, что нарушает технологию крепления скважины и повыщает стоимостьф, создаются большие гидравлические сопротивления при спуске колонны труб,что может привести к серьезным осложнениям при сооружении и эксплуатациискважины.Таким образом, существующие конструкции клапанов обратных не обеспечивают надежность в работе и необходимую долговечность.Цель изобретения - повышение надежности работы клапана в условиях скважины.Указанная цель достигается тем, что в клапане для обсадных колонн, включающем корпус, седло, шаровой затвор, дроссель с центральным и периферийными каналами и расположенную под ним перекрывающую каналы дросселя эластичную перегородку, состоящую из верхней и нижней частей и имеющую радиальные каналы переменного сечения и осевой канал, части эластичной перегородки подпружинены относительно дросселя и установлены с возможностью взаимодействия их близлежащих торцов, причем последние имеют коническую поверхность, вершина конуса которой направлена вверх, нижняя часть перегородки выполнена с периферийными осевыми каналами и имеет в центре выступ, а радиальные каналы переменного сечения расположены по конической поверхности верхней части перегородки и связаны между собой кольцевым каналом. Конические поверхности частей эластичной перегородки имеют различный угол конусности,На фиг.1 изображен клапан для обсадных колонн, разрез А-А и вид Б; на фиг.2 - верхняя часть эластичной перегородки, разрез В-В; на фиг,З -,разрез Г-Г.Клапан для обсадных колонн состоит из корпуса 1, седла 2, выполненного в виде эластичной диафрагмы,шарового затвора 3, ограничителя, выполненного в виде дросселя 4 с центральным 5 и периферийными 6 каналами,расположенного под дросселем 4 и перекрывающей его каналы эластичной пе Орегородки в виде подпружиненных пружинами 7 верхней части 8 с центральным 9, радиальными 10 и кольцевыми 11каналами по линии разъема и нижнейчасти 12 с выступом 13 в центре и периферийными каналами 14. Близлежащиеторцы верхней 8 и нижней 12 частейэластичной перегородки имеют коническую поверхность, вершина конусакоторой направлена вверх. Причем радиальные каналы 10 выполнены переменного сечения, уменьшающимся к периферийным отверстиям дросселя, а конические поверхности на торцах частей эластичной перегородки могут 25иметь различный угол конусности,Корпус на верхнем и нижнем концахимеет резьбы для соединения с трубами еКлапан работает следующим образом, Зо.Обсадную колонну с клапаном спускают в скважину без шара, При этомпроисходит непрерывное регулируемоев зависимости от перепада давлениязаполнение колонны жидкостью черезпериферийные каналы 14 нижней части12,эластичной перегородки, радиальные каналы 10, кольцевые каналы 11 ицентральный канал 9 верхней эластичной части 8 перегородки, центральный 4 Оканал 5 ограничителя 4 в колонну обсадных труб. 29При этом в результате перепададавления в заколонном пространствеи в колонне части эластичной перегородки 8 и 12, сжимаясь и деформируясь в параллельной и перпендикулярнойплоскостях относительно их оси,уменьшают рабочее сечение радиальных10, кольцевых 11 и центрального 9 каналовРазновеликая конусность частей перегородки 8 и 12 позволяет направлять поток жидкости в колонну,не перекрывая его мгновенно, а постоянно уменьшая, в то же время она значительно снижает гидравлические сопротивления при прямом потоке жидкости,При прямом потоке раствора эластичная перегородка отжимается и пропускает его в затрубное пространство скважины. По прекращении данного процесса под воздействием пружин эластичная перегородка возвратится в исходное положениеПеред цементированием внутрь колонны бросают шар, который потоком жидкости транспортируется на свое рабочее место, не перекрывая прямого потока.При обратном движении потока происходит упор шара в уплотнительную поверхность диафрагмы, чем обеспечивается надежное перекрытие, а следовательно, и предотвращение обратного движения раствора из заколонного пространства в колонну,Технико-экономическая эффективность заключается в снижении времени на спуск обсадной колонны за счет экономии времени на долив обсадной трубы буровым раствором.