КЛАПАН ОБРАТНЫЙ

Изобретение относится к области бурения, эксплуатации и ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для предотвращения выброса рабочей жидкости и открытого фонтанирования скважин.

Известна конструкция обратного клапана заслоночного типа, закрепленного в открытом положении с помощью втулки [1].

Недостатком данного клапана является то, что для его задействования в работу требуется спуск в скважину специального устройства.

Известна также конструкция обратного клапана тарельчатого типа [2].

Недостатком известного клапана является абразивный износ его при осуществлении процесса бурения скважины.

Известна также конструкция обратного клапана, состоящего из корпуса, в котором размещены втулка, клапан-хлопушка и крюк, удерживающий клапан в открытом положении [3].

Недостатком данной конструкции является необходимость его установки между вертлюгом и ведущей бурильной трубой (квадратом), связанной с фиксацией клапана в открытом положении.

Основной задачей изобретения является повышение надежности и долговечности работы клапана. Технический результат - снижение износа (размыва) клапана абразивной рабочей жидкостью, отсутствие дополнительного узла для открывания и удерживания клапана в определенном положении.

Поставленная задача решается следующим образом.

Клапан обратный, содержащий корпус, непосредственно клапан с рычагом, седло и втулку, причем седло установлено с возможностью перемещения совместно с втулкой вдоль оси корпуса за счет перепада давления, а непосредственно клапан расположен с возможностью продольного перемещения совместно с седлом с одновременным поворотом вокруг оси, установленной в проушине седла, отличающийся тем, что седло нагружено пружиной, установленной с возможностью ее сжатия во время прохождения потока рабочей жидкости и с возможностью возвращения ее в исходное положение при отсутствии потока рабочей жидкости, а наконечник рычага клапана выполнен с возможностью контактирования с расточками, выполненными в корпусе при перемещении седла и повороте клапана в открытое положение, при этом расточка в проушине седла выполнена в виде наклонного паза, обеспечивающего за счет поперечного смещения оси непосредственно клапана при перемещении седла постоянное поджатие рычага клапана к корпусу, обеспечивающее поворот клапана, его утопление корпуса со смещением от основного потока рабочей жидкости и удержание в открытом положении.

Устройство клапана обратного приведено на фиг.1-3.

Клапан обратный состоит из цилиндрического корпуса 1, снабженного внутренней резьбой в верхней части и наружной в нижней для присоединения к трубам, в котором размещены непосредственно клапан с рычагом 2, имеющим наконечник, седло 3 и втулка 4. Седло 3 снабжено проушиной, пропущенной через нее осью 5, на которой установлен непосредственно клапан 2 с рычагом, имеющим наконечник. Седло 3 и втулка 4 скреплены от возможного развинчивания штифтом. На втулке 4 установлена пружина 6, упирающаяся одной стороной в буртик втулки 4, а другой стороной в стакан 7, который упирается в выступ на внутренней стенке корпуса 1. В исходном положении обратного клапана пружина 6 предварительно поджата буртиком втулки 4 и зафиксирована в этом положении стопорным кольцом 8. На седле 3, непосредственно клапане с рычагом 2 имеются расточки, в которых размещены резиновые кольца 9, обеспечивающие герметичность клапана.

Работа клапана осуществляется следующим образом.

Клапан обратный в собранном виде устанавливается в колонне бурильных труб и спускается в скважину на необходимую глубину. При подаче рабочей жидкости (буровой раствор, вода, цементировочный раствор и т.п.) в скважину по бурильным трубам она, проходя через полость втулки 4, создает на ней перепад давления, обеспечивающий перемещение втулки 4 и седла 3 в направлении подачи жидкости. При этом происходит сжатие пружины 6, усилие которой рассчитано таким образом, чтобы перепад давления на втулке 4, создаваемый потоком рабочей жидкости, обеспечил ее сжатие до упора буртика втулки 4 в стакан 7 и преодолел силы трения втулки 4 и седла 3 о корпус 1. При отсутствии же потока рабочей жидкости перепада давления на втулке 4 пружина 6 обеспечивает безотказный возврат втулки 4 и седла 3 в исходное положение.

Во время перемещения седла 3 при прохождении потока рабочей жидкости непосредственно клапан с рычагом 2 поворачивается вокруг оси 5, установленной в проушине седла 3, и открывается за счет того, что рычаг непосредственно клапана 2 имеет на конце наконечник, профиль которого выполнен с возможностью контактирования с расточками, выполненными в корпусе 1 при перемещении седла и повороте клапана в открытое положение. Расточка в проушине седла 3 выполнена в виде наклонного паза, который одновременно с перемещением непосредственно клапана 2 с рычагом вдоль оси корпуса обеспечивает его смещение поперек оси. При перемещении втулки 4 в крайнее положение непосредственно клапан 2 полностью открывается и находится в таком положении, когда рычаг непосредственно клапана 2 прижат к цилиндрической поверхности расточки корпуса 1, что исключает его колебания под действием потока жидкости. Этот фактор, а также отвод непосредственно клапана 2 с рычагом и его утопление в полости корпуса 1 со смещением от основного потока жидкости уменьшают его износ (размыв). При прекращении нагнетания рабочей жидкости в бурильные трубы или возникновении потока обратного направления пружина 6 возвращает втулку 4 и седло 3 в исходное положение. При этом перемещении рычаг клапана 2 за счет наклонного паза в проушине постоянно прижимается к расточке корпуса 1 и, попадая за счет этого в канавки, выполненные во внутренней расточке корпуса 1, обеспечивает поворот (закрытие) клапана 2.

При возникновении потока обратного направления клапан 2 прижимается этим потоком к седлу 3 и обеспечивает герметичное перекрытие проходного канала.

Источники информации
1. Руководство по нефтяному оборудованию Хайдрил. США, Лос-Анжелес. Фирма "Хайдрил", стр.14.

2. Справочник. Спутник буровика. М.: Недра, 1986 г., стр.89.

3. Каталог. Нестандартное оборудование, устройства и приспособления для ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов. Полтава: Облполиграфиздат, 1989 г., стр 20-21.