RU204914U1 - DRILL CIRCULATION VALVE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, применяемым в бурении нефтяных и газовых скважин, а именно к циркуляционным клапанам бурильной колонны, позволяющим многократно переключать поток рабочей среды - бурового раствора из внутреннего пространства бурильной колонны в затрубное пространство. Циркуляционный клапан бурильной колонны содержит трубчатый корпус с резьбами на его краях, состоящий из трех частей - резьбовой переводник, верхняя часть и нижняя части, которые соединены между собой последовательно резьбовыми элементами, причем в верхней части размещен поршень, соединенный с пружиной для возврата поршня в момент дезактивации устройства, имеющей опорное кольцо, а также установлено резиновое уплотнение для герметизации поршня и выполнены циркуляционные порты с расходными отверстиями, расположенные в корпусе между верхним и нижним герметизирующими узлами под поршнем и усиленные втулками из твердого сплава, впаянными в верхнюю часть корпуса, причем циркуляционные порты закрыты в неактивном режиме и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, когда циркуляционный клапан в активном режиме, при этом поршень со стороны резьбового переводника имеет посадочное седло под шар активации, а внутри нижней части корпуса размещено устройство для улавливания шаров активации и дезактивации, при этом в резьбовом переводнике со стороны поршня размещена защитная втулка, имеющая ограничитель ее хода в виде стопорного винта. В канавках резиновых уплотнений верхней части корпуса, в канавках внутренней поверхности опорного кольца пружины и резьбового переводника размещены опорно-защитные кольца из антифрикционного полимерного материала, контактирующие с наружной поверхностью поршня и защитной втулки, при этом внутренние диаметры верхней части корпуса, опорного кольца и резьбового переводника больше наружного диаметра поршня и защитной втулки, причем последняя соединена с пружиной, которая одним концом упирается в переводник, а другим концом - во втулку, кроме того, поршень и втулка выполнены из коррозионностойкой стали. 3 ил.The utility model relates to the devices used in drilling oil and gas wells, namely, the circulation valves of the drill string, which make it possible to repeatedly switch the flow of the working medium - the drilling fluid from the inner space of the drill string to the annulus. The circulation valve of the drill string contains a tubular body with threads at its edges, consisting of three parts - a threaded sub, an upper part and a lower part, which are connected in series with threaded elements, and in the upper part there is a piston connected to a spring to return the piston at the moment decontamination of the device, which has a support ring, and a rubber seal is installed to seal the piston and circulation ports are made with flow holes located in the body between the upper and lower sealing units under the piston and reinforced with hard alloy bushings soldered into the upper part of the body, and the circulation ports closed in the inactive mode and provide communication with the inner space of the drill string when the circulation valve is in the active mode, while the piston on the side of the threaded sub has a seat for the activation ball, and a device for catching the ball is located inside the lower part of the body ditch of activation and deactivation, while in the threaded sub on the side of the piston there is a protective sleeve having a stop of its stroke in the form of a locking screw. In the grooves of the rubber seals of the upper part of the body, in the grooves of the inner surface of the support ring of the spring and the threaded sub, there are back-up rings made of antifriction polymer material, which are in contact with the outer surface of the piston and the protective sleeve, while the inner diameters of the upper part of the body, the support ring and the threaded sub larger than the outer diameter of the piston and the protective sleeve, the latter being connected to a spring, which rests against the sub at one end and against the sleeve at the other end; in addition, the piston and sleeve are made of corrosion-resistant steel. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам, применяемым в бурении нефтяных и газовых скважин, а именно к циркуляционным клапанам бурильной колонны, позволяющим многократно переключать поток рабочей среды - бурового раствора из внутреннего пространства бурильной колонны в затрубное пространство.The utility model relates to the devices used in drilling oil and gas wells, namely, the circulation valves of the drill string, which make it possible to repeatedly switch the flow of the working medium - the drilling fluid from the inner space of the drill string to the annulus.

Известен циркуляционный клапан бурильной колонны, который содержит трубчатый корпус, золотниковую втулку, размещенную внутри корпуса и имеющую седло, выполненное в центральном канале золотниковой втулки, направляющее кольцо, установленное во входной части корпуса, пружину, прижимающую золотниковую втулку к направляющему кольцу, через внутренние полости корпуса и седла золотниковой втулки осуществляется насосная подача текучей среды, а также содержит два закрепленных в корпусе циркуляционных порта с расходными отверстиями, циркуляционные порты закрыты золотниковой втулкой в неактивном режиме, при котором осуществляется насосная подача текучей среды по бурильной колонне, и открыты и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, когда циркуляционный клапан в активном режиме, а также содержит сбрасываемый активационный шар, выполненный с возможностью деформации и прохождения через седло золотниковой втулки при движении текучей среды по бурильной колонне, а также содержит два запирающих шара, сбрасываемых друг за другом, взаимодействующих с циркуляционными портами для блокирования потока текучей среды через указанные циркуляционные порты, а также содержит скрепленный с корпусом резьбовой переводник с расположенным внутри него устройством для улавливания шаров, прошедших с потоком текучей среды через седло золотниковой втулки, а также содержит гильзу, расположенную внутри трубчатого корпуса, золотниковая втулка выполнена сплошной, размещена с возможностью продольного перемещения внутри гильзы и снабжена уплотнениями, контактирующими с внутренней поверхностью гильзы, при этом в неактивном режиме, при котором циркуляционные порты закрыты золотниковой втулкой и осуществляется насосная подача текучей среды по бурильной колонне, указанные циркуляционные порты расположены ниже по потоку от седла, а уплотнения золотниковой втулки расположены по разные стороны относительно циркуляционных портов, при этом в активном режиме, при котором циркуляционные порты открыты и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, верхний по потоку край золотниковой втулки расположен ниже по потоку от циркуляционных портов, при этом гильза выполнена со сквозными боковыми отверстиями, каждый циркуляционный порт выполнен с выступающим внутрь от внутренней поверхности корпуса краем, а гильза зафиксирована каждым сквозным боковым отверстием относительно края направленного внутрь циркуляционного порта. При этом золотниковая втулка выполнена с увеличенной длиной ее входной цилиндрической части, расположенной между ее верхним по потоку уплотнением, контактирующим с внутренней поверхностью гильзы, и верхним по потоку торцом золотниковой втулки, при этом минимальная длина упомянутой входной цилиндрической части золотниковой втулки, расположенной между ее верхним по потоку уплотнением и верхним по потоку торцом, равна расстоянию между уплотнениями золотниковой втулки, расположенными по разные стороны относительно циркуляционных портов в неактивном режиме, при котором циркуляционные порты закрыты золотниковой втулкой, и осуществляется насосная подача текучей среды по бурильной колонне, а при достижении контакта с седлом золотниковой втулки сбрасываемого активационного шара, выполненного с возможностью деформации и прохождения через седло золотниковой втулки при движении текучей среды по бурильной колонне, золотниковая втулка выполнена с возможностью перемещения вместе с активационным шаром, сжимая пружину, таким образом, что в положении перекрытия расходных отверстий циркуляционных портов увеличенной длиной входной цилиндрической части золотниковой втулки уплотнения золотниковой втулки, контактирующие с внутренней поверхностью гильзы, расположены, каждое, ниже по потоку от расходных отверстий циркуляционных портов (патент RU 2681774, МПК Е21В 34/14, опубл. 12.03.2019 г.).Known circulation valve of the drill string, which contains a tubular body, a spool sleeve placed inside the body and having a seat made in the central channel of the spool sleeve, a guide ring installed in the inlet of the body, a spring that presses the spool sleeve to the guide ring through the internal cavities of the body and the seat of the spool sleeve pumping the fluid is carried out, and also contains two circulation ports fixed in the body with flow holes, the circulation ports are closed by the spool sleeve in the inactive mode, in which the pumping fluid is pumped through the drill string, and are open and provide communication with the internal space of the drill string, when the circulation valve is in active mode, and also contains a releasable activation ball made with the possibility of deformation and passing through the seat of the spool sleeve when the fluid moves along the drill string, as well as soda It has two locking balls, dropped one after another, interacting with circulation ports to block the flow of fluid through these circulation ports, and also contains a threaded sub fastened to the body with a device located inside it for capturing the balls that have passed with the fluid flow through the seat of the spool sleeve , and also contains a sleeve located inside the tubular body, the spool sleeve is made solid, is placed with the possibility of longitudinal movement inside the sleeve and is equipped with seals in contact with the inner surface of the sleeve, while in an inactive mode, in which the circulation ports are closed by the spool sleeve and pumping is carried out fluid along the drill string, these circulation ports are located downstream of the seat, and the spool sleeve seals are located on opposite sides of the circulation ports, while in an active mode, in which the circulation ports are about open and provide communication with the inner space of the drill string, the upstream edge of the spool sleeve is located downstream of the circulation ports, while the sleeve is made with through side holes, each circulation port is made with an edge protruding inward from the inner surface of the body, and the sleeve is fixed by each a through side opening relative to the edge of the inwardly directed circulation port. In this case, the spool sleeve is made with an increased length of its inlet cylindrical part located between its upstream seal contacting the inner surface of the sleeve and the upstream end of the spool sleeve, while the minimum length of the said inlet cylindrical part of the spool sleeve located between its upper downstream of the seal and the upstream end is equal to the distance between the seals of the spool sleeve located on opposite sides of the circulation ports in the inactive mode, in which the circulation ports are closed by the spool sleeve, and fluid is pumped through the drill string, and upon reaching contact with the seat of the spool sleeve of the releasable activation ball, made with the possibility of deformation and passing through the seat of the spool sleeve when the fluid moves along the drill string, the spool sleeve is movable together with the activation ball , compressing the spring, so that in the position of overlapping the flow holes of the circulation ports with the increased length of the inlet cylindrical part of the spool sleeve, the seals of the spool sleeve, in contact with the inner surface of the sleeve, are located, each, downstream of the flow holes of the circulation ports (patent RU 2681774, IPC E21B 34/14, publ. 03/12/2019).

Недостатком устройства является то, что уплотнения, расположенные на наружной поверхности золотниковой втулки, проходя через отверстия циркуляционных портов в момент активации устройства, могут быть повреждены. Снижается надежность устройства.The disadvantage of the device is that the seals located on the outer surface of the spool sleeve, passing through the holes of the circulation ports at the time of activation of the device, can be damaged. The reliability of the device decreases.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является циркуляционный клапан бурильной колонны, содержащий трубчатый корпус с резьбами на его краях, втулку, установленную внутри корпуса, посадочное седло под шар активации, пружину, два закрепленных в корпусе циркуляционных порта с расходными отверстиями, причем циркуляционные порты закрыты в неактивном режиме и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, когда циркуляционный клапан в активном режиме, резьбовой переводник с размещенным внутри него устройством для улавливания шаров активации и дезактивации, при этом корпус состоит из трех частей - переводник, верхняя часть и нижняя части, которые соединены между собой последовательно резьбовыми элементами, причем в верхней части размещен поршень, соединенный с пружиной для возврата поршня в момент дезактивации устройства, имеющей опорное кольцо, а также установлено резиновое уплотнение для герметизации поршня и выполнены циркуляционные порты, расположенные между верхним и нижним герметизирующими узлами под поршнем и усиленные втулками из твердого сплава, впаянными в верхнюю часть корпуса, при этом втулка размещена в переводнике и имеет ограничитель ее хода в виде стопорного винта, а поршень со стороны переводника имеет посадочное седло под шар активации, причем устройство для улавливания шаров активации и дезактивации установлено в нижней части корпуса (патент RU 181350, МПК Е21В 21/10, Е21В 34/14, опубл. 11.07.2018 г.).The closest technical solution, taken as a prototype, is a drilling string circulation valve containing a tubular body with threads at its edges, a sleeve installed inside the body, a landing seat for an activation ball, a spring, two circulation ports with flow holes fixed in the body, and circulation ports are closed in the inactive mode and provide communication with the inner space of the drill string when the circulation valve is in active mode, a threaded sub with a device located inside it for capturing activation and deactivation balls, while the body consists of three parts - the sub, the upper part and the lower part , which are connected in series with threaded elements, and in the upper part there is a piston connected to a spring for returning the piston at the time of deactivation of the device, which has a support ring, and a rubber seal is installed to seal the piston and circulation ports are located between the upper and lower sealing units under the piston and reinforced with hard alloy bushings soldered into the upper part of the body, while the bushing is located in the sub and has a stop screw for its stroke, and the piston on the sub side has a seat for the activation ball, moreover, the device for capturing the balls of activation and deactivation is installed in the lower part of the housing (patent RU 181350, IPC E21B 21/10, E21B 34/14, publ. 07/11/2018).

Недостатком прототипа являются небольшие зазоры между верхним корпусом и поршнем при достаточно большой длине сопряжения, обусловленные требованиями к сопряжению деталей с резиновыми уплотнениями, вследствие чего возможна заклинка поршня в условиях наличия абразивных частиц и коррозии, а также трудность в перемещении втулки в переводнике при активации устройства.The disadvantage of the prototype is the small gaps between the upper body and the piston with a sufficiently long mating length, due to the requirements for mating parts with rubber seals, as a result of which the piston can jam in the presence of abrasive particles and corrosion, as well as difficulty in moving the sleeve in the sub when the device is activated.

Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание надежного долговечного устройства, позволяющего многократно переключать поток рабочей среды - бурового раствора из внутреннего пространства бурильной колонны в затрубное пространство, минуя все элементы компоновки низа бурильной колонны, находящиеся ниже устройства.The technical problem solved by the utility model is the creation of a reliable durable device that allows repeatedly switching the flow of the working medium - drilling fluid from the inner space of the drill string to the annulus, bypassing all the elements of the bottom hole assembly located below the device.

Технический результат - повышение надежности устройства за счет исключения заклинивания и прихвата подвижных частей, защиты уплотнений.The technical result is to increase the reliability of the device by eliminating jamming and sticking of moving parts, protecting the seals.

Проблема решается, а технический результат достигается циркуляционным клапаном бурильной колонны, содержащим трубчатый корпус с резьбами на его краях, состоящий из трех частей - резьбовой переводник, верхняя часть и нижняя части, которые соединены между собой последовательно резьбовыми элементами, причем в верхней части размещен поршень, соединенный с пружиной для возврата поршня в момент дезактивации устройства, имеющей опорное кольцо, а также установлено резиновое уплотнение для герметизации поршня и выполнены циркуляционные порты с расходными отверстиями, расположенные в корпусе между верхним и нижним герметизирующими узлами под поршнем и усиленные втулками из твердого сплава, впаянными в верхнюю часть корпуса, причем циркуляционные порты закрыты в неактивном режиме и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, когда циркуляционный клапан в активном режиме, при этом поршень со стороны резьбового переводника имеет посадочное седло под шар активации, а внутри нижней части корпуса размещено устройство для улавливания шаров активации и дезактивации, при этом в резьбовом переводнике со стороны поршня размещена защитная втулка, имеющая ограничитель ее хода в виде стопорного винта. В отличие от прототипа в канавках резиновых уплотнений верхней части корпуса, в канавках внутренней поверхности опорного кольца пружины и резьбового переводника размещены опорно-защитные кольца из антифрикционного полимерного материала, контактирующие с наружной поверхностью поршня и защитной втулки, при этом внутренние диаметры верхней части корпуса, опорного кольца и резьбового переводника больше наружного диаметра поршня и защитной втулки, причем последняя соединена с пружиной, которая одним концом упирается в переводник, а другим концом - во втулку, кроме того, поршень и втулка выполнены из коррозионностойкой стали. Согласно полезной модели внутренние диаметры верхней части корпуса, опорного кольца и резьбового переводника больше наружного диаметра поршня и защитной втулки на 0,3-0,6 мм.The problem is solved, and the technical result is achieved by a circulation valve of the drill string containing a tubular body with threads at its edges, consisting of three parts - a threaded sub, an upper part and a lower part, which are connected in series with threaded elements, and a piston is placed in the upper part, connected to a spring for returning the piston at the time of deactivation of the device, which has a support ring, and a rubber seal is installed to seal the piston and circulation ports are made with flow holes located in the body between the upper and lower sealing units under the piston and reinforced with hard alloy bushings, soldered into the upper part of the body, and the circulation ports are closed in the inactive mode and provide communication with the inner space of the drill string when the circulation valve is in the active mode, while the piston on the side of the threaded sub has a seat for the activation ball, and inside In the lower part of the body, there is a device for capturing the balls of activation and deactivation, while in the threaded sub on the side of the piston there is a protective sleeve having a stop of its stroke in the form of a locking screw. In contrast to the prototype, in the grooves of the rubber seals of the upper part of the body, in the grooves of the inner surface of the support ring of the spring and the threaded sub, there are support-protective rings made of antifriction polymer material in contact with the outer surface of the piston and the protective sleeve, while the inner diameters of the upper part of the body, the support the ring and the threaded sub are larger than the outer diameter of the piston and the protective sleeve, the latter being connected to a spring that rests against the sub at one end and against the sleeve at the other end; in addition, the piston and sleeve are made of corrosion-resistant steel. According to the utility model, the inner diameters of the upper part of the body, the support ring and the threaded sub are greater than the outer diameter of the piston and the protective sleeve by 0.3-0.6 mm.

Технический результат достигается представленной совокупностью существенных признаков за счет следующего.The technical result is achieved by the presented set of essential features due to the following.

В канавках резиновых уплотнений верхней части, в канавках внутренней поверхности опорного кольца, в канавках внутренней поверхности резьбового переводника размещены опорно-защитные кольца из антифрикционного полимерного материала, контактирующие с наружной поверхностью подвижных элементов - поршня и защитной втулки, при этом внутренний диаметр верхней части корпуса, внутренний диаметр опорного кольца и внутренний диаметр резьбового переводника больше (предпочтительно на 0,3-0,6 мм) наружного диаметра подвижных элементов: поршня и защитной втулки. При таком выполнении исключается контакт металла об металл, обеспечивается контакт подвижных элементов (поршень и защитная втулка) с опорно-защитными кольцами из антифрикционного полимерного материала и с резиновыми уплотнениями, что в совокупности с увеличенным зазором значительно снижает трение, обеспечивается подвижность поршня и защитной втулки в условиях наличия абразивных частиц и коррозии, обеспечивается плавное перемещение подвижных элементов без заклиниваний. Таким образом, повышается надежность устройства.In the grooves of the rubber seals of the upper part, in the grooves of the inner surface of the support ring, in the grooves of the inner surface of the threaded sub, there are support-protective rings made of antifriction polymer material, which are in contact with the outer surface of the moving elements - the piston and the protective sleeve, while the inner diameter of the upper part of the body, the inner diameter of the support ring and the inner diameter of the threaded sub are larger (preferably by 0.3-0.6 mm) than the outer diameter of the moving elements: the piston and the protective sleeve. With this design, metal-to-metal contact is excluded, contact of the moving elements (piston and protective sleeve) with support-protective rings made of antifriction polymer material and with rubber seals is ensured, which, together with the increased clearance, significantly reduces friction, ensures the mobility of the piston and the protective sleeve in in the presence of abrasive particles and corrosion, smooth movement of moving elements without jamming is ensured. Thus, the reliability of the device is increased.

Защитная втулка, размещенная в резьбовом переводнике, соединена с пружиной, которая одним концом упирается в переводник, а другим концом во втулку. При таком выполнении при активации устройства пружина помогает своевременно перемещаться вниз втулке, которая закрывает собой резиновые уплотнения, предотвращая их разрушение, смещение или вымывание. Таким образом, повышается надежность устройства.A protective sleeve placed in a threaded sub is connected to a spring, which rests against the sub at one end and against the sleeve at the other end. With this design, when the device is activated, the spring helps to move down the sleeve in a timely manner, which covers the rubber seals, preventing them from collapsing, displacing or washing out. Thus, the reliability of the device is increased.

Подвижные элементы конструкции - поршень и защитная втулка выполнены из коррозионностойкой стали, что исключает их прихват, вызванный коррозией элементов. Таким образом, повышается надежность устройства.Moving structural elements - the piston and the protective sleeve are made of corrosion-resistant steel, which excludes their sticking caused by corrosion of the elements. Thus, the reliability of the device is increased.

Сущность поясняется чертежами, где показан заявляемый циркуляционный клапан бурильной колонны.The essence is illustrated by drawings, which shows the claimed circulation valve of the drill string.

Фиг. 1 - в неактивированном режиме (в разрезе);FIG. 1 - in non-activated mode (in section);

Фиг. 2 - в активированном режиме (в разрезе);FIG. 2 - in activated mode (in section);

Фиг. 3 - в режиме деактивации (в разрезе).FIG. 3 - in deactivation mode (in section).

На фигурах обозначено:The figures indicate:

1 - резьбовой переводник;1 - threaded sub;

2 - верхняя часть корпуса;2 - the upper part of the body;

3 - нижняя часть корпуса;3 - the lower part of the body;

4 - винт стопорный защитной втулки;4 - screw locking protective sleeve;

5 - защитная втулка;5 - protective sleeve;

6 - пружина защитной втулки;6 - spring of the protective sleeve;

7 - поршень;7 - piston;

8 - шток поршня;8 - piston rod;

9 - пружина поршня;9 - piston spring;

10 - циркуляционный порт;10 - circulation port;

11 - кольцо опорное пружины поршня;11 - piston spring support ring;

12 - устройство для улавливания шаров;12 - device for catching balls;

13 - шар дезактивации;13 - ball of decontamination;

14 - шар активации;14 - activation ball;

15 - кольцо опорно-защитное;15 - support-protective ring;

16 - уплотнение резиновое;16 - rubber seal;

17 - винт стопорный поршня;17 - locking piston screw;

18 - центральный канал;18 - central channel;

19 - седло поршня;19 - piston seat;

20 - втулки из твердого сплава, которыми усилены циркуляционные порты.20 - carbide bushings, which reinforce the circulation ports.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Когда устройство не активировано (фиг. 1), буровой раствор свободно проходит через центральный канал 18 устройства. Для активации устройства необходимо бросить в бурильные трубы один пластиковый шар активации 14 и прокачать его расчетным объемом бурового раствора. Когда шар активации 14 садится в седло 19 поршня 7 и перекрывает центральный канал 18, под действием избыточного давления поршень 7 перемещается вниз, сжимая пружину 9, при этом циркуляционные порты 10, выполненные в верхней части 2 корпуса, открываются, а защитная втулка 5, под действием пружины 6 перемещается вниз, защищая верхние резиновые уплотнения 16 от разрушения, смещения и вымывания (фиг. 2). Отсекаются все элементы КНБК (компоновка низа бурильной колонны), находящиеся ниже устройства, и буровой раствор проходит через циркуляционные порты 10. Ограничителем перемещения защитной втулки 5 является паз, выполненный на втулке, и стопорный винт 4, установленный в резьбовой переводник 1. Ограничителем перемещения поршня 7 является паз, выполненный на штоке 8 поршня, и стопорный винт 17, установленный в верхней части 2 корпуса.When the device is not activated (FIG. 1), drilling fluid flows freely through the central channel 18 of the device. To activate the device, it is necessary to throw one plastic ball of activation 14 into the drill pipes and pump it with a calculated volume of drilling mud. When the activation ball 14 sits in the seat 19 of the piston 7 and closes the central channel 18, under the action of excess pressure, the piston 7 moves downward, compressing the spring 9, while the circulation ports 10, made in the upper part 2 of the body, open, and the protective sleeve 5, under the action of the spring 6 moves downward, protecting the upper rubber seals 16 from destruction, displacement and washout (Fig. 2). All elements of the BHA (bottom hole assembly) located below the device are cut off, and the drilling fluid passes through the circulation ports 10. The limiter for the movement of the protective sleeve 5 is a groove made on the sleeve and a locking screw 4 installed in the threaded sub 1. The piston movement limiter 7 is a groove formed on the piston rod 8 and a locking screw 17 mounted in the upper part 2 of the housing.

После выполнения запланированных технологических работ для дезактивации устройства необходимо бросить в бурильные трубы два стальных шара дезактивации 13 и прокачать их расчетным объемом бурового раствора. Шары дезактивации 13, достигнув циркуляционного клапана, под действием потока жидкости перекрывают циркуляционные порты 10 (фиг. 3). Буровой насос продолжает работать, давление растет, пластиковый шар активации 14 продавливается через седло 19 в поршне 7. Пружина 9 сдвигает поршень 7 и защитную втулку 5 наверх, сжимая при этом пружину 6, циркуляционные порты закрываются, буровой раствор вновь продолжает поступать ниже устройства через центральный канал (фиг. 1).After completing the planned technological work to decontaminate the device, it is necessary to throw two decontamination steel balls 13 into the drill pipes and pump them with a calculated volume of drilling mud. The decontamination balls 13, having reached the circulation valve, block the circulation ports 10 under the action of the fluid flow (Fig. 3). The mud pump continues to work, the pressure rises, the plastic activation ball 14 is pushed through the seat 19 in the piston 7. The spring 9 moves the piston 7 and the protective sleeve 5 upward, compressing the spring 6, the circulation ports are closed, the drilling fluid continues to flow below the device through the central channel (Fig. 1).

Использованные шары активации 14 и дезактивации 13 попадают в устройство для улавливания 12, находящееся в нижней части 3 корпуса, и не препятствуют дальнейшим работам.The used balls of activation 14 and deactivation 13 fall into the catching device 12 located in the lower part 3 of the housing and do not interfere with further work.

Циркуляционные порты расположены между верхним и нижним герметизирующими узлами под поршнем 7, в режиме работы через центральный канал неактивны, служат для вывода бурового раствора из КНБК в затрубное пространство. Циркуляционные порты 10 усилены втулками из твердого сплава 20, впаянными в верхнюю часть 2 корпуса, которые служат для предотвращения размыва верхней части 2.The circulation ports are located between the upper and lower sealing units under the piston 7, in the mode of operation through the central channel they are inactive, they serve to remove the drilling fluid from the BHA into the annulus. The circulation ports 10 are reinforced with carbide bushings 20 soldered into the upper part 2 of the body, which serve to prevent the upper part 2 from being washed out.

Поршень 7 установлен в верхней части 2 корпуса, со стороны резьбового переводника имеет посадочное седло 19 под шар активации 14. Со стороны нижней части корпуса выполнено направляющее отверстие для вывода шаров дезактивации и активации в улавливающее устройство 12. Устройство 12 имеет переменный размер, который зависит от необходимого количества срабатываний за одну спускоподъемную операцию на буровой. Пружина 9 обеспечивает возврат поршня 7 в момент дезактивации устройства. Кольцо 11 служит для опоры пружины 9 и точной настройки рабочего положения поршня 7.The piston 7 is installed in the upper part 2 of the body, from the side of the threaded sub has a seat 19 for the activation ball 14. On the side of the lower part of the body, a guide hole is made for the output of the deactivation and activation balls into the catching device 12. The device 12 has a variable size, which depends the required number of operations for one round trip on the rig. Spring 9 provides a return of the piston 7 at the time of deactivation of the device. The ring 11 serves to support the spring 9 and to fine-tune the working position of the piston 7.

Наличие опорно-защитных колец 15 устройства снижает трение при перемещении подвижных частей (поршень и втулка), обеспечивает подвижность поршня 7 и втулки 5 в условиях наличия абразивных частиц и коррозии, обеспечивается плавное перемещение поршня и втулки без заклиниваний. Пружина 6 помогает перемещаться защитной втулке 5 вниз при активации устройства и позволяет, таким образом, своевременно защитить уплотнения, установленные в верхней части корпуса, от вымывания, смещения и разрушения. Подвижные элементы конструкции поршень 7 и защитная втулка 5 выполнены из коррозионностойкой стали, что исключает их прихват, вызванный коррозией элементов.The presence of support-protective rings 15 of the device reduces friction when moving the moving parts (piston and sleeve), ensures the mobility of the piston 7 and sleeve 5 in the presence of abrasive particles and corrosion, ensures smooth movement of the piston and sleeve without jamming. The spring 6 helps to move the protective sleeve 5 downward when the device is activated and thus allows timely protection of the seals installed in the upper part of the body from washing out, displacement and destruction. Moving structural elements the piston 7 and the protective sleeve 5 are made of corrosion-resistant steel, which excludes their sticking caused by corrosion of the elements.

Перечень задач, которые позволяет решать устройство без выполнения дорогостоящих спускоподъемных операций:The list of tasks that allows you to solve the device without performing expensive tripping operations:

закачка всех типов кольматационных и тампонажных материалов в зоны поглощения промывочной жидкости;injection of all types of plugging and plugging materials into the absorption zones of the drilling fluid;

улучшение очистки стенок скважины путем увеличения расхода промывочной жидкости (в частности - при бурении горизонтальных скважин и скважин с большим отходом забоя от вертикали);improvement of wellbore cleaning by increasing the flow rate of drilling fluid (in particular, when drilling horizontal wells and wells with extended reach);

восстановление параметров буровых растворов;restoration of drilling mud parameters;

замещение технологических жидкостей в ходе освоения и ремонта скважин.replacement of process fluids during well development and workover.

Claims (2)

1. Циркуляционный клапан бурильной колонны, содержащий трубчатый корпус с резьбами на его краях, состоящий из трех частей - резьбовой переводник, верхняя часть и нижняя часть, которые соединены между собой последовательно резьбовыми элементами, причем в верхней части размещен поршень, соединенный с пружиной для возврата поршня в момент дезактивации устройства, имеющей опорное кольцо, а также установлено резиновое уплотнение для герметизации поршня и выполнены циркуляционные порты с расходными отверстиями, расположенные в корпусе между верхним и нижним герметизирующими узлами под поршнем и усиленные втулками из твердого сплава, впаянными в верхнюю часть корпуса, причем циркуляционные порты закрыты в неактивном режиме и обеспечивают сообщение с внутренним пространством бурильной колонны, когда циркуляционный клапан в активном режиме, при этом поршень со стороны резьбового переводника имеет посадочное седло под шар активации, а внутри нижней части корпуса размещено устройство для улавливания шаров активации и дезактивации, при этом в резьбовом переводнике со стороны поршня размещена защитная втулка, имеющая ограничитель ее хода в виде стопорного винта, отличающийся тем, что в канавках резиновых уплотнений верхней части корпуса, в канавках внутренней поверхности опорного кольца пружины и резьбового переводника размещены опорно-защитные кольца из антифрикционного полимерного материала, контактирующие с наружной поверхностью поршня и защитной втулки, при этом внутренние диаметры верхней части корпуса, опорного кольца и резьбового переводника больше наружного диаметра поршня и защитной втулки, причем последняя соединена с пружиной, которая одним концом упирается в переводник, а другим концом во - втулку, кроме того, поршень и втулка выполнены из коррозионностойкой стали.1. The circulation valve of the drill string, containing a tubular body with threads at its edges, consisting of three parts - a threaded sub, an upper part and a lower part, which are connected in series with threaded elements, and in the upper part there is a piston connected to a spring for return the piston at the time of deactivation of the device, which has a support ring, and a rubber seal is installed to seal the piston and circulation ports are made with flow holes located in the body between the upper and lower sealing units under the piston and reinforced with hard alloy bushings soldered into the upper part of the body, moreover, the circulation ports are closed in the inactive mode and provide communication with the inner space of the drill string when the circulation valve is in the active mode, while the piston on the side of the threaded sub has a seat for the activation ball, and a device for catching activation and deactivation balls, while in the threaded sub on the piston side there is a protective sleeve having a stop for its travel in the form of a locking screw, characterized in that in the grooves of the rubber seals of the upper part of the body, in the grooves of the inner surface of the support ring of the spring and the threaded sub are placed back-up rings made of antifriction polymer material in contact with the outer surface of the piston and the protective sleeve, while the inner diameters of the upper part of the body, the support ring and the threaded sub are larger than the outer diameter of the piston and the protective sleeve, the latter being connected to a spring that abuts against sub, and the other end into the bushing, in addition, the piston and bushing are made of corrosion-resistant steel. 2. Циркуляционный клапан бурильной колонны по п. 1, отличающийся тем, что внутренние диаметры верхней части корпуса, опорного кольца и резьбового переводника больше наружного диаметра поршня и защитной втулки на 0.3-0.6 мм.2. The circulation valve of the drill string according to claim 1, characterized in that the inner diameters of the upper part of the body, the support ring and the threaded sub are greater than the outer diameter of the piston and the protective sleeve by 0.3-0.6 mm.

Images