клапан обратный многофункциональный

Формула изобретения

Клапан обратный, содержащий корпус, запорный элемент, включающий затвор в виде шара с цапфами, размещенными в пазах корпуса на одной оси, смещенной относительно оси симметрии затвора, и выполненный с возможностью вращения вокруг оси цапф, нижнее седло, верхнее подпружиненное седло, отличающийся тем, что он выполнен многофункциональным и снабжен запорным седлом, установленным на щеках корпуса с возможностью контакта с затвором, боковым седлом, выполненным в корпусе между верхним подпружиненным седлом и запорным седлом, нижнее седло подпружинено, верхнее седло выполнено с боковыми отверстиями, в одном из которых размещен шарик, расположенный выше бокового седла при размещении оси цапф ниже оси симметрии затвора и сопряженный с боковым седлом при размещении оси цапф выше оси симметрии затвора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и используется при бурении скважин, например, турбинными двигателями.

Известен обратный промывочный клапан, содержащий корпус, имеющий полость с боковым каналом, сообщенным с внешним пространством своим вертикальным участком и с шариковым клапаном, размещенным в ней, продольный канал, сообщенный с полостью, седла, установленные в вертикальном участке бокового канала и в верхней части продольного канала (см. патент Российской Федерации № 2081997 по кл. Е 21 В 34/06, опубл. 1997).

Этот клапан ненадежен в работе и не обеспечивает защиту от загрязнений и примесей при спуске его с колонной труб.

Известен клапан обратный, содержащий корпус, запорный элемент, включающий затвор в виде шара, запорные седла (см. Х.А. Асфандияров, Р.А. Максутов. Нефтегазопроявления и открытые фонтаны при эксплуатации скважин. - М.: Недра, 1986, с. 50, 51).

Функциональные возможности этого клапана ограничены.

Известен клапан обратный, содержащий корпус, запорный элемент, включающий затвор в виде шара с цапфами, размещенными в пазах корпуса на одной оси, смещенной относительно оси симметрии затвора, и выполненный с возможностью вращения вокруг оси цапф, нижнее седло, верхнее подпружиненное седло (см. ЕР № 005183 по кл. Е 21 В 34/00, опубл. 1982).

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения, однако оно обладает недостатками.

Клапан-прототип не имеет необходимой функциональности для защиты от примесей при спуске его с колонной труб, что снижает надежность работы оборудования при бурении скважин.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить надежность работы бурового оборудования (устройства) путем защиты его от загрязнений и примесей при спуске его с колонной труб и проведение последующей промывки скважины по затрубью через трубу.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что клапан обратный содержит корпус, запорный элемент, включающий затвор в виде шара с цапфами, размещенными в пазах корпуса на одной оси, смещенной относительно оси симметрии затвора, и выполненный с возможностью вращения вокруг оси цапф, нижнее седло, верхнее подпружиненное седло; клапан выполнен многофункциональным и снабжен запорным седлом, установленным на щеках корпуса с возможностью контакта с затвором, боковым седлом, выполненным в корпусе между верхним подпружиненным седлом и запорным седлом, нижнее седло подпружинено, верхнее седло выполнено с боковыми отверстиями, в одном из которых размещен шарик, расположенный выше бокового седла при размещении оси цапф ниже оси симметрии затвора и сопряженный с боковым седлом при размещении оси цапф выше оси симметрии затвора.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “новизна”.

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

В предложенном техническом решении защита от загрязнений и примесей бурового оборудования (устройства) при спуске его с колонной труб и проведение последующей промывки скважины достигается за счет выполнения в клапане запорного седла с возможностью его контакта с затвором, бокового седла между верхним и запорным седлами, нижнего седла подпружиненным, верхнего седла с боковыми отверстиями и размещением в одном из них шарика.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - клапан обратный, исходное положение (разрез);

на фиг.2 - клапан обратный, позиционное положение (разрез).

Клапан обратный содержит корпус 1, щеки 2 (в корпусе 1), пазы 3 (в щеках 2), втулку 4 (в корпусе 1), запорный элемент 5, затвор в виде шара 6 (запорного элемента 5), ось симметрии 7 (затвора 6), цапфы 8 (затвора 6, размещены в пазах 3), ось 9 (цапф 8), нижнее подпружиненное седло 10 (запорного элемента 5), запорное седло 11 (запорного элемента 5), уплотнение 12 (запорного седла 1), верхнее подпружиненное седло 13 (запорного элемента 5), отверстия 14 (в верхнем седле 13), шарик 15 (в одном из отверстий 14), боковое седло 16 (в корпусе 1).

Клапан состоит из корпуса 1, в котором размещены две щеки 2, имеющие пазы 3, и втулка 4.

Клапан содержит запорный элемент 5 с затвором в виде шара 6 и с седлами: нижним подпружиненным 10, запорным 11, верхним подпружиненным 13 и боковым 16.

Затвор в виде шара 6 с осью симметрии 7 имеет две цапфы 8, которые размещены в пазах 3 на одной оси 9, смещенной относительно оси симметрии 7.

Нижнее седло 10 подпружинено к затвору 6.

Запорное седло 11 с уплотнением 12 установлено на щеках 2 корпуса 1 и контактирует с затвором 6. Седло 11 прижато к затвору 6 нижним 10 и верхним 13 подпружиненными седлами. На седле 11 установлена втулка 4.

Верхнее подпружиненное седло 13 размещено во втулке 4 и контактирует с затвором 6. Седло 13 имеет боковые отверстия 14, в одном из которых размещен шарик 15.

Боковое седло 16 размещено в корпусе 1 и сопряжено с верхним седлом 13. Шарик 15 расположен выше седла 16 при прижатии затвора 6 к запорному седлу 11 нижним 10 и верхним 13 подпружиненными седлами и имеет возможность перемещаться с верхним седлом 13 до бокового седла 16, перекрывая его, при повороте затвора 6 цапфами 8.

Работа клапана обратного осуществляется следующим образом.

Клапан устанавливают внизу колонны труб, на которых спускают буровое оборудование (устройство), например турбинный двигатель, в скважину, между колонной труб и турбинным двигателем. В исходном положении (фиг.1) нижнее седло 10 прижимает затвор в виде шара 6 к запорному седлу 11, а верхнее седло 13 с меньшим усилием, чем нижнее седло 10, прижимается также к затвору 6. При этом цапфы 8 находятся в пазах 3 и их ось 9 размещена ниже оси симметрии 7 затвора 6. Кроме того, шарик 15 расположен выше бокового седла 16. В процессе спуска в скважину жидкость через боковое седло 16 заполняет колонну труб, и соскабливаемая со стенок скважины механическая примесь попадает в нее, минуя турбинный двигатель. После окончания спуска колонны труб производят промывку скважины через затрубье, боковое седло 16 по колонне труб, минуя турбинный двигатель. Промыв скважину и колонну спускаемых труб, осуществляют подачу рабочей жидкости на турбинный двигатель, и давлением жидкости верхнее седло 13 вместе с шариком 15, затвор 6 и нижнее седло 10 перемещаются вниз. При этом затвор 6 при перемещении проворачивается вокруг оси 9 цапф 8 на 90, открывая проход жидкости на турбинный двигатель, а шарик 15, оказавшись напротив бокового седла 16, жидкостью прижимается к нему, герметизируя корпус 1. Идет рабочий процесс бурения. После окончания бурения подачу жидкости прекращают и затвор 6 нижним седлом 10 возвращается вместе с верхним седлом 13 в исходное положение. При этом затвор 6 поворачивается на 90 перпендикулярно оси корпуса и герметизирует запорное седло 11. Кроме этого, верхнее седло 13 своим отверстием 14 перемещает шарик 15 от бокового седла 16, открывая его. Теперь подъем колонны труб вместе с турбинным двигателем происходит со сливом жидкости из колонны через боковое седло 16, не раскручивая двигатель.

Предложенный клапан обратный может быть изготовлен промышленным способом, что подтверждают испытания опытной партии, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию “промышленная применимость”.

Использование заявленного решения позволяет:

- повысить надежность работы бурового оборудования;

- защитить буровое оборудование от загрязнений и примесей при спуске его в скважину и при его работе;

- осуществить промывку скважины по затрубью.