RU2303116C1 - All-purpose valve for downhole motor - Google Patents

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly bypass and check valves for downhole motors.

SUBSTANCE: valve comprises hollow body, shell and piston with bypass orifices, slider, spring and sealing means carried by piston, slider and shell, as well as shock absorber and head. The piston has support. The head has plate-like ledge. Shock absorber and head are joined with piston arranged in hollow body and shell. Slide is provided with seat and joined with hollow body and head having radial through channels. Shock absorber cooperates with spring arranged between shock absorber and slider and adjoins shell and piston stop. Slider seat rests upon plate-like head ledge.

EFFECT: possibility to combine by-pass valve and check valve in single assembly, increased operational reliability and safety, possibility to perform all types of technological operations associated with drill string trips, well drilling in difficult geotechnical conditions under all possible pressure drops in well bore and inside drill string.

1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к переливным и обратным клапанам для винтовых забойных двигателей, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.The invention relates to drilling equipment, namely to overflow and check valves for downhole screw motors used in drilling oil and gas wells.

Известны переливные клапаны, которые в открытом положении позволяют при спуске колонны бурильных труб с забойным двигателем произвести заполнение внутренней полости бурильных труб промывочной жидкостью через клапан, при этом имеют дополнительный запорный узел, перекрывающий поток жидкости через двигатель снизу, предотвращая попадание шлама из скважины в двигатель. При подаче насосом промывочной жидкости в бурильные трубы переливной клапан позволяет подключить забойный двигатель для осуществления процесса бурения. В случае подъема инструмента подача промывочной жидкости в бурильные трубы прекращается, переливной клапан открывается и жидкость из поднятых над устьем скважины труб сливается через клапан в затрубное пространство с выравниванием уровня жидкости в трубах и скважине без разлива промывочной жидкости из поднятых над ротором бурильных труб при их развинчивании. Установка в компоновку низа бурильной колонны клапанного устройства, имеющего в своем составе переливной клапан с дополнительным запорным элементом от обратного клапана, не позволяет реализовать его техническую результативность в части перекрытия потока промывочной жидкости через клапан во внутреннюю полость колонны бурильных труб в случае резкого повышения давления в затрубном пространстве. Применение в компоновке низа бурильной колонны обратного клапана выше переливного клапана приведет к тому, что по мере спуска бурильных труб в скважину необходимо производить долив промывочной жидкости внутрь бурильных труб для обеспечения перетока промывочной жидкости в скважину через открывающийся обратный клапан с выравниванием уровня жидкости в трубах и скважине. Без долива промывочной жидкости внутрь бурильных труб может произойти вытеснение ее из скважины в объеме, равном объему спускаемых бурильных труб.Overflow valves are known which, when open, allow the drill pipe to run with the downhole motor to fill the inner cavity of the drill pipe with flushing fluid through the valve, with an additional shut-off unit that blocks the flow of fluid through the engine from below, preventing sludge from entering the engine from the well. When the pump supplies flushing fluid to the drill pipe, an overflow valve allows you to connect the downhole motor for the drilling process. If the tool is lifted, the supply of drilling fluid to the drill pipe is stopped, the overflow valve opens and fluid from the pipes raised above the wellhead is drained through the valve into the annulus with equalization of the fluid level in the pipes and the borehole without spilling drilling fluid from the drill pipes raised above the rotor when they are unscrewed . The installation in the layout of the bottom of the drill string of the valve device, which includes an overflow valve with an additional shut-off element from the non-return valve, does not allow to realize its technical effectiveness in terms of blocking the flow of flushing fluid through the valve into the internal cavity of the drill pipe string in the event of a sharp increase in pressure in the annulus space. The use of a check valve in the layout of the bottom of the drill string above the overflow valve will lead to the fact that as the drill pipes are lowered into the well, it is necessary to top up the flushing fluid inside the drill pipes to ensure the flow of flushing fluid into the well through the opening check valve with equalization of the fluid level in the pipes and the well . Without topping up the flushing fluid inside the drill pipes, it can be displaced from the well in an amount equal to the volume of the drill pipes being lowered.

Известен переливной клапан для забойного механизма (см. а.с. №898028, Е21В 17/00, опубл. 15.01. 1982, Бюл. №2), содержащий полый корпус с радиальными каналами, внутри которого установлена гильза с седлом соответствующей формы на каждом торце и подпружиненный плунжер с тарелью и кольцевым выступом на нижнем конце. Плунжер установлен внутри гильзы. Входной проточный канал в нижней части плунжера заглушен, но имеет над кольцевым выступом выходные проточные каналы.Known overflow valve for the bottomhole mechanism (see AS No. 898028, E21B 17/00, publ. 15.01. 1982, Bull. No. 2), containing a hollow body with radial channels, inside of which there is a sleeve with a saddle of the corresponding shape on each end face and spring-loaded plunger with a plate and an annular protrusion at the lower end. The plunger is installed inside the sleeve. The inlet flow channel at the bottom of the plunger is muffled, but has outlet flow channels above the annular protrusion.

Наличие в переливном клапане забойного двигателя дополнительного запорного клапана для перекрытия потока промывочной жидкости через забойный двигатель снизу предотвращает шламование двигателя и вывод его из работоспособного состояния.The presence in the overflow valve of the downhole motor of an additional shut-off valve to block the flow of flushing fluid through the downhole motor from below prevents sludging of the motor and its conclusion from operational state.

Основным недостатком известного переливного клапана для забойных механизмов является то, что уплотнительный элемент на тарели выполнен в виде кольца с плоским рабочим торцем и, прилегая к верхнему седлу гильзы для перекрытия вертикальных перепускных каналов, не обеспечивает надежного гидравлического разделения внутренней полости клапана с затрубным пространством. При объемном сжатии уплотнительный элемент может быть сдеформирован, смещен в отверстия и потерять уплотняющую способность, что приведет к постепенному размыву промывочной жидкостью уплотняемых поверхностей. С увеличением утечек через верхний тарельчатый клапанный узел расход промывочной жидкости, необходимый для осуществления процесса бурения забойным механизмом, будет резко снижен, что приведет к снижению мощности развиваемой забойным механизмом и ухудшению показателей бурения.The main disadvantage of the known overflow valve for downhole mechanisms is that the sealing element on the plates is made in the form of a ring with a flat working end and, adjacent to the upper seat of the sleeve to overlap the vertical bypass channels, does not provide reliable hydraulic separation of the valve internal cavity with the annulus. During volumetric compression, the sealing element can be deformed, displaced into the holes and lose its sealing ability, which will lead to the gradual erosion of the sealing surfaces by the washing liquid. With an increase in leaks through the upper poppet valve assembly, the flow rate of the flushing fluid necessary for the downhole drilling process will be sharply reduced, which will lead to a decrease in the power developed by the bottomhole mechanism and a deterioration in drilling performance.

Разрушение уплотнительного элемента на тарели и размыв кромок вертикальных каналов на верхнем седле гильзы приведет к нарушению герметичности тарельчатого уплотнения, снижению долговечности и выходу переливного клапана из работоспособного состояния.The destruction of the sealing element on the plates and the erosion of the edges of the vertical channels on the upper saddle of the sleeve will lead to a violation of the tightness of the disk seal, reduce durability and the overflow valve out of working condition.

Также недостатком известного переливного клапана забойного двигателя является невозможность его использования в качестве обратного клапана при резком повышении давления в затрубном пространстве в случае выброса, так как радиальные каналы в корпусе и гильзе не перекрыты и жидкость из затрубного пространства под давлением будет поступать в колонну бурильных труб.Another disadvantage of the well-known downhole overflow valve is the inability to use it as a check valve with a sharp increase in pressure in the annulus in the event of an ejection, since the radial channels in the body and sleeve are not blocked and fluid from the annulus under pressure will enter the drill pipe string.

Одним из близких к изобретению по достигаемому техническому результату является известное клапанное устройство забойного двигателя (см. патент №2224866, С1 7 Е21В 4/02, 34/10, Бюл. №6), содержащее полый корпус, установленную внутри полого корпуса гильзу с седлом, подпружиненный плунжер, у которых имеются радиальные перепускные каналы, а также подпружиненный до упора золотник, установленный в плунжере для перекрытия центрального входного проточного канала с возможностью взаимного осевого перемещения. В плунжере выполнено седло и дополнительные радиальные проточные каналы, имеющие выход на золотник. Кроме того, золотник снабжен уплотнительными кольцами и рассекателем потока. В клапанном устройстве забойного двигателя площадь поперечного сечения входного проточного канала и площадь всех радиальных проточных каналов плунжера выполнены не менее площади поперечного сечения центрального выходного канала плунжера.One of the inventions that is close to the invention according to the achieved technical result is a well-known downhole motor valve device (see patent No. 2224866, C1 7 ЕВВ 4/02, 34/10, Bull. No. 6), comprising a hollow body installed inside a hollow body of a sleeve with a saddle , a spring-loaded plunger that has radial bypass channels, as well as a spring-loaded spool installed in the plunger to block the central inlet flow channel with the possibility of mutual axial movement. A seat and additional radial flow channels having an exit to the spool are made in the plunger. In addition, the spool is equipped with o-rings and a flow divider. In the downhole motor valve device, the cross-sectional area of the inlet flow channel and the area of all radial flow channels of the plunger are made not less than the cross-sectional area of the central outlet channel of the plunger.

Несмотря на то, что в клапанном устройстве забойного двигателя плунжер оснащен подпружиненным золотником, установленным в плунжере с целью перекрытия обратного протока промывочной жидкости через забойный двигатель, клапанное устройство также имеет существенный недостаток, потому что в аварийных ситуациях, при выбросе, золотник не перекрывает поток жидкости во входной канал полого корпуса и жидкость под давлением через радиальные каналы в полом корпусе, гильзе и плунжере поступает под давлением во внутреннюю полость бурильных труб. При значительном притоке жидкости под высоким давлением из затрубного пространства через радиальные проточные каналы клапанного устройства забойного двигателя может произойти переток жидкости из бурильных труб на устье скважины. В отдельных случаях при бурении скважины это приведет к возникновению аварийной ситуации, когда в данном интервале очень высокое пластовое давление, а буровой раствор недостаточной плотности, чтобы создать противодавление на забое скважины.Despite the fact that the plunger is equipped with a spring-loaded spool in the valve device of the downhole motor, which is installed in the plunger to block the reverse flow of flushing fluid through the downhole motor, the valve device also has a significant drawback, because in emergency situations, when ejected, the spool does not block the fluid flow into the inlet channel of the hollow body and fluid under pressure through the radial channels in the hollow body, sleeve and plunger flows under pressure into the internal cavity of the drill pipe. With a significant influx of fluid under high pressure from the annulus through the radial flow channels of the valve device of the downhole motor, fluid may flow from the drill pipe to the wellhead. In some cases, when drilling a well, this will lead to an emergency situation when in this interval there is a very high reservoir pressure and the drilling fluid is of insufficient density to create back pressure at the bottom of the well.

Такой недостаток известного клапанного устройства забойного двигателя не позволяет обеспечить безаварийный процесс бурения также при попадании в газовый купол нефтеносного пласта, когда происходит резкий выброс из пласта газожидкостной смеси и переток ее под давлением через радиальные перепускные каналы клапанного устройства забойного двигателя во внутреннюю полость бурильных труб.Such a disadvantage of the well-known downhole motor valve device does not allow for a trouble-free drilling process also when the oil-bearing formation gets into the gas dome when there is a sharp discharge of gas-liquid mixture from the formation and it flows under pressure through the radial bypass channels of the downhole engine valve device into the inner cavity of the drill pipe.

Существенным недостатком известного клапанного устройства забойного двигателя является то, что в нем отсутствует возможность автоматического перекрытия потока газожидкостной смеси из затрубного пространства через радиальные перепускные каналы в полом корпусе, гильзе и плунжере при аварийном резком возрастании давления в затрубном пространстве.A significant drawback of the known valve device of the downhole motor is that it does not automatically block the flow of the gas-liquid mixture from the annulus through the radial bypass channels in the hollow body, sleeve and plunger during an emergency sharp increase in pressure in the annulus.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение имеющихся недостатков известного клапанного устройства забойного двигателя и обеспечивает надежное гидравлическое разделение внутренней полости бурильных труб от затрубного пространства для предотвращения циркуляции жидкости из ствола скважины через клапан при выбросе из продуктивного пласта и исключения аварийной ситуации после отключения бурового насоса.The proposed technical solution is aimed at eliminating the disadvantages of the known valve device of the downhole motor and provides reliable hydraulic separation of the internal cavity of the drill pipe from the annulus to prevent the circulation of fluid from the wellbore through the valve during discharge from the reservoir and to eliminate the emergency situation after shutting down the mud pump.

Изобретение позволяет эффективно объединить в универсальном клапане забойного двигателя функции переливного и обратного клапанов в одном механизме, обеспечив его работоспособность и надежность при бурении скважин в составе гидравлических забойных двигателей в сложных геолого-технических условиях.The invention allows to efficiently combine the overflow and check valve functions in a universal downhole motor valve in one mechanism, ensuring its operability and reliability when drilling wells as part of hydraulic downhole motors in difficult geological and technical conditions.

Предлагаемый универсальный клапан забойного двигателя, содержащий полый корпус, гильзу и плунжер с радиально выполненными в них перепускными отверстиями, золотник, пружину и уплотнения, установленные на плунжере, золотнике и гильзе, согласно изобретению, содержит демпфер и наконечник, плунжер снабжен упором, а наконечник снабжен тарельчатым уступом, демпфер и наконечник сопряжены с плунжером, расположенным в полом корпусе и гильзе, а золотник имеющий седло сопряжен с полым корпусом и наконечником, в котором выполнены радиальные проточные каналы, при этом демпфер, взаимодействуя с пружиной, установленной между демпфером и золотником, выполнен примыкающим к гильзе и упору плунжера, а золотник своим седлом к тарельчатому уступу наконечника.The proposed universal downhole motor valve comprising a hollow body, a sleeve and a plunger with bypass holes radially formed in them, a spool, a spring and seals mounted on the plunger, spool and sleeve, according to the invention, comprises a damper and a tip, the plunger is equipped with a stop, and the tip is equipped with a disk ledge, the damper and the tip are paired with a plunger located in the hollow body and the sleeve, and the spool having a seat is paired with the hollow body and the tip, in which the radial flow channels, while the damper, interacting with a spring installed between the damper and the spool, is made adjacent to the sleeve and the stop of the plunger, and the spool with its saddle to the disk ledge of the tip.

Установка на плунжер демпфера и наконечника с одновременным расположением плунжера в полом корпусе и гильзе позволяет создать дополнительную полость под поршнем плунжера, которая связана с затрубным пространством через вертикально и радиально выполненными перепускными отверстиями в гильзе, что позволяет при резком повышении давления в затрубном пространстве переместить плунжер вверх в полом корпусе, при этом радиально выполненные перепускные отверстия в плунжере располагаются между двумя верхними рядами уплотнений в гильзе, а седло штока плунжера перекрывает радиально выполненные перепускные отверстиями в гильзе, тем самым отсекая сообщение внутренней полости бурильных труб через клапан с затрубным пространством.Installation of a damper and a tip on the plunger with the simultaneous location of the plunger in the hollow body and the sleeve allows you to create an additional cavity under the plunger piston, which is connected with the annulus through vertically and radially made bypass holes in the sleeve, which allows the plunger to move upward with a sharp increase in pressure in the annulus in the hollow body, while the radially made bypass holes in the plunger are located between the two upper rows of seals in the sleeve, and the seat about the stem of the plunger overlaps the radially made bypass holes in the sleeve, thereby cutting off the message of the internal cavity of the drill pipe through the valve with the annulus.

В этом случае универсальный клапан забойного двигателя выполняет роль обратного клапана, надежно перекрывая переток промывочной жидкости из затрубного пространства во внутреннюю полость бурильных труб.In this case, the universal valve of the downhole motor acts as a check valve, reliably blocking the flow of flushing fluid from the annulus into the inner cavity of the drill pipe.

При сопряжении золотника с полым корпусом и наконечником, в котором выполнены радиальные проточные каналы, достигается перекрытие потока промывочной жидкости через клапанную пару (седло золотника-тарельчатый уступ наконечника) из выходной полости клапана во внутреннюю полость бурильных труб.By interfacing the spool with the hollow body and the tip, in which the radial flow channels are made, the flow of flushing fluid through the valve pair (valve seat-plate-ledge of the tip) is blocked from the outlet cavity of the valve into the internal cavity of the drill pipe.

При установке демпфера на штоке плунжера с одновременным примыканием внутреннего уступа демпфера к упору плунжера и амортизатора демпфера к гильзе, а золотника к тарельчатому уступу наконечника к упорному уступу в полом корпусе под воздействием пружины установленной между демпфером и золотником, достигается фиксированное расположение радиально выполненных перепускных отверстий в плунжере относительно аналогичных отверстий в гильзе.When installing a damper on the plunger rod with simultaneous adjoining of the inner ledge of the damper to the stop of the plunger and damper of the damper to the sleeve, and the spool to the disk ledge of the tip to the thrust ledge in the hollow body under the influence of a spring installed between the damper and the spool, a fixed arrangement of radially made bypass holes in the plunger relative to similar holes in the sleeve.

На чертеже показан продольный разрез универсального клапана забойного двигателя.The drawing shows a longitudinal section of a universal valve downhole motor.

Универсальный клапан забойного двигателя содержит полый корпус 1 с радиально выполненными в нем перепускными отверстиями 2, установленную внутри полого корпуса 1 гильзу 3 и плунжер 4 с радиально выполненными в них перепускными отверстиями 5 и 6.The downhole universal valve comprises a hollow body 1 with bypass holes 2 radially formed in it, a sleeve 3 installed inside the hollow body 1 and a plunger 4 with bypass holes 5 and 6 radially made in them.

Плунжер 4 выполнен с центральным проточным каналом 7, сливным отверстием 8 и наружными кольцевыми уплотнениями 9.The plunger 4 is made with a Central flow channel 7, a drain hole 8 and the outer ring seals 9.

Гильза 3 имеет вертикальные проточные отверстия 10, наружные кольцевые уплотнения 11, внутренние кольцевые уплотнения 12, седло 13 и седло 14.The sleeve 3 has vertical flow holes 10, the outer ring seals 11, the inner ring seals 12, the seat 13 and the seat 14.

Плунжер 4 имеет ступенчатую форму наружной поверхности в виде поршня, на которой выполнен шток 15, упор 16 и наружная резьба 17.The plunger 4 has a stepped shape of the outer surface in the form of a piston, on which the rod 15, the stop 16 and the external thread 17 are made.

Универсальный клапан забойного двигателя содержит демпфер 18 с амортизатором 19, внутренним уступом 20 и ограничителем 21, а также золотник 22 с седлом 23 и наружным кольцевым уплотнением 24, пружину 25 и наконечник 26 с тарельчатым уступом 27, проточными каналами 28, наружным кольцевым уплотнением 29 и внутренней резьбой 30.The downhole universal valve comprises a damper 18 with a shock absorber 19, an inner ledge 20 and a limiter 21, as well as a spool 22 with a seat 23 and an outer ring seal 24, a spring 25 and a tip 26 with a disk ledge 27, flow channels 28, an outer ring seal 29 and female thread 30.

Наконечник 26 имеет внутреннюю резьбу 30, а плунжер 4 наружную резьбу 17.The tip 26 has an internal thread 30, and the plunger 4 has an external thread 17.

Универсальный клапан забойного двигателя также содержит переводник 31 с присоединительной резьбой и фильтры 33, установленные на резьбе 34 в полом корпусе 1 для фиксирования гильзы 3 в полом корпусе 1.The universal valve of the downhole motor also includes a sub 31 with connecting thread and filters 33 mounted on the thread 34 in the hollow body 1 for fixing the sleeve 3 in the hollow body 1.

Полый корпус 1 имеет присоединительные резьбы 35 и 36, а также входной 37 и выходной 38 проточные каналы и упорный уступ 39.The hollow body 1 has connecting threads 35 and 36, as well as inlet 37 and outlet 38 flow channels and a thrust ledge 39.

Закрытая полость 40 между внутренней поверхностью 41 полого корпуса 1, гильзой 3 и плунжером 4 гидравлически сообщена с затрубным пространством через проточные отверстия 10 и перепускные каналы 5, выполненные в гильзе 3.The closed cavity 40 between the inner surface 41 of the hollow body 1, the sleeve 3 and the plunger 4 is hydraulically connected to the annulus through the flow openings 10 and the bypass channels 5 made in the sleeve 3.

Возможен конструктивный вариант исполнения универсального клапана забойного двигателя, принцип действия которого соответствует принципу действия универсального клапана по предлагаемому изобретению.A constructive embodiment of the universal valve of the downhole motor is possible, the operating principle of which corresponds to the operating principle of the universal valve according to the invention.

При подвижном расположении демпфера на плунжере и золотника на наконечнике, а также их перемещение с плунжером относительно полого корпуса и гильзы под воздействием перепада давления между полостями универсального клапана, затрубным пространством и внутренней полостью бурильных труб, универсальный клапан забойного двигателя может не только обеспечить заполнение промывочной жидкостью внутренней полости бурильных труб и слив ее при спуско-подъемных операциях, но и при резком повышении давления в затрубном пространстве в момент выброса газожидкостной смеси из продуктивного пласта перекрыть переток промывочной жидкости из скважины в бурильные трубы.With a movable damper on the plunger and a spool on the tip, as well as their movement with the plunger relative to the hollow body and sleeve under the influence of the pressure differential between the cavities of the universal valve, the annulus and the internal cavity of the drill pipe, the universal valve of the downhole motor can not only ensure filling with flushing fluid the internal cavity of the drill pipe and draining it during tripping, but also with a sharp increase in pressure in the annulus at the time of selection a gas-liquid mixture from a reservoir to block the flow of flushing fluid from the well into the drill pipe.

Применение универсального клапана забойного двигателя в компоновке низа бурильной колонны исключает использование в ее составе двух раздельно устанавливаемых клапанов (переливного и обратного) с присущими им недостатками, обеспечив достижение положительного технического результата и надежность срабатывания универсального клапана забойного двигателя в момент выброса из продуктивного пласта.The use of a universal downhole motor valve in the layout of the bottom of the drill string eliminates the use of two separately installed valves (overflow and check) with its inherent disadvantages, ensuring the achievement of a positive technical result and reliable operation of the universal downhole motor valve at the time of discharge from the reservoir.

Универсальный клапан забойного двигателя работает следующим образом.Universal valve downhole motor operates as follows.

При компоновке низа бурильной колонны универсальный клапан забойного двигателя устанавливается над двигателем через присоединительную резьбу 35 полого корпуса 1, а через присоединительную резьбу 32 переводника 31 соединяется с бурильными трубами.When arranging the bottom of the drill string, the universal downhole motor valve is installed above the engine through the connecting thread 35 of the hollow body 1, and is connected to the drill pipe through the connecting thread 32 of the sub 31.

Универсальный клапан забойного двигателя, присоединенный к бурильным трубам и забойному двигателю, опускается ниже стола ротора для проверки на закрытие при пуске бурового насоса, на запуск забойного двигателя и открытие клапана после отключения насоса.The downhole motor universal valve, connected to the drill pipe and downhole motor, drops below the rotor table to check for closing when starting the mud pump, for starting the downhole motor and opening the valve after turning off the pump.

После проверки работоспособности универсального клапана забойного двигателя колонна бурильных труб наращивается и производится спуск компоновки в скважину до забоя.After checking the operability of the universal downhole motor valve, the drill pipe string is expanded and the assembly is lowered into the well until the bottom hole.

В процессе спуска колонны бурильных труб промывочная жидкость из затрубного пространства через радиально выполненные перепускные отверстия 2, 5 и 6 в полом корпусе 1, гильзе 3 и плунжере 4, оси которых расположены в одной плоскости, поступает во входной проточный канал 37 полого корпуса 1, при этом наконечник 26 тарельчатым уступом 27 примыкает к седлу 23 золотника 22, предотвращая утечки промывочной жидкости снизу через забойный двигатель.In the process of lowering the drill pipe string, flushing fluid from the annulus through radially made bypass holes 2, 5 and 6 in the hollow body 1, sleeve 3 and plunger 4, the axes of which are located in the same plane, enters the flow inlet channel 37 of the hollow body 1, when In this case, the tip 26 with a disk ledge 27 is adjacent to the seat 23 of the spool 22, preventing leakage of flushing fluid from below through the downhole motor.

После включения бурового насоса промывочная жидкость под давлением поступает во входной канал 37 полого корпуса 1 универсального клапана забойного двигателя, перемещая плунжер 4 с наконечником 26 и демпфером 18 вниз, при этом демпфер 18 внутренним уступом 20 соприкасается с упором 16 плунжера 4. При дальнейшем движении плунжера 4 с демпфером 18 происходит сжатие пружины 25 на величину хода демпфера 18. Ход демпфера 18 определяется расстоянием между ограничителем 21 демпфера 18 и верхним торцом золотника 22.After turning on the mud pump, flushing fluid under pressure enters the inlet channel 37 of the hollow body 1 of the universal valve of the downhole motor, moving the plunger 4 with the tip 26 and the damper 18 down, while the damper 18 with the inner ledge 20 is in contact with the stop 16 of the plunger 4. With further movement of the plunger 4 with the damper 18, the spring 25 is compressed by the stroke of the damper 18. The stroke of the damper 18 is determined by the distance between the limiter 21 of the damper 18 and the upper end of the spool 22.

В нижнем положении плунжера 4 радиально выполненные перепускные отверстия 6 на штоке 15 находятся между внутренними кольцевыми уплотнениями 9 седла 14 гильзы 3, перекрывая поток промывочной жидкости из верхнего проточного канала 37 полого корпуса 1 в затрубное пространство через радиально выполненные перепускные отверстия 2, 5 и 6 в полом корпусе 1, гильзе 3 и плунжере 4. К забойному двигателю промывочная жидкость поступает через центральный проточный канал 7 плунжера 4, проточные каналы 28 наконечника 26 и выходной проточный канал 38 полого корпуса 1.In the lower position of the plunger 4, the radially made bypass holes 6 on the rod 15 are located between the inner ring seals 9 of the seat 14 of the sleeve 3, blocking the flow of flushing fluid from the upper flow channel 37 of the hollow body 1 into the annulus through the radially made bypass holes 2, 5 and 6 in hollow body 1, sleeve 3 and plunger 4. Flushing fluid enters the downhole motor through the central flow channel 7 of the plunger 4, flow channels 28 of the tip 26 and the output flow channel 38 of the hollow body one.

При выключении бурового насоса плунжер 4, совместно с наконечником 26 и демпфером 18, под воздействием сжатой пружины 25 перемещаются вверх до соприкосновения амортизатором 19 демпфера 18 с нижним торцом гильзы 3, а тарельчатый уступ 27 наконечника плунжера 26 соприкасается с седлом 23 золотника 22, образуя клапанную пару, перекрывая поток промывочной жидкости из выходнго проточного канала 38 во входной проточный канал 37 полого корпуса 1. Радиальные перепускные отверстия 6 в плунжере 4 смещаются из зоны седла 14 гильзы 3 и располагаются в одной плоскости с перепускными отверстиями 2 и 5, выполненными в полом корпусе 1 и гильзе 3, открывая переток промывочной жидкости в прямом и обратном направлении из входного проточного канала 37 в затрубное пространство. В момент подъема плунжера 4 полость 40 под плунжером 4 заполняется через проточные отверстия 10 гильзы 3 промывочной жидкостью.When turning off the mud pump, the plunger 4, together with the tip 26 and the damper 18, under the influence of the compressed spring 25 moves up to the shock absorber 19 of the damper 18 in contact with the lower end of the sleeve 3, and the poppet ledge 27 of the tip of the plunger 26 is in contact with the seat 23 of the spool 22, forming a valve a pair, blocking the flow of flushing fluid from the outlet flow channel 38 into the inlet flow channel 37 of the hollow body 1. The radial bypass holes 6 in the plunger 4 are displaced from the zone of the saddle 14 of the sleeve 3 and are located in one plane te with bypass holes 2 and 5, made in the hollow body 1 and sleeve 3, opening the flow of flushing fluid in the forward and reverse direction from the inlet flow channel 37 into the annulus. At the time of the rise of the plunger 4, the cavity 40 under the plunger 4 is filled through the flowing holes 10 of the sleeve 3 with washing liquid.

В результате того, что в универсальном клапане забойного двигателя полость 40 между плунжером 4, внутренней поверхностью 41 полого корпуса 1, гильзой 3 сообщается посредством проточных отверстий 10 и перепускных отверстий 2 и 5 с затрубным пространством, плунжер 4 имеет возможность при выбросе газожидкостной смеси из пласта под действием возросшего давления перемещаться вверх. При этом связанный с плунжером 4 наконечник 26 совместно с золотником 22 перемещается до упора верхним торцом золотника 22 в ограничитель 21 демпфера 18. Радиальные перепускные отверстия 6 плунжера 4 располагаются в зоне седла 13 гильзы 3, перекрывая переток промывочной жидкости из затрубного пространства во входной проточный канал 37.As a result of the fact that in the universal valve of the downhole motor, the cavity 40 between the plunger 4, the inner surface 41 of the hollow body 1, the sleeve 3 communicates via flow holes 10 and bypass holes 2 and 5 with the annulus, the plunger 4 is able to eject a gas-liquid mixture from the reservoir under the action of increased pressure, move up. At the same time, the tip 26 connected with the plunger 4 together with the spool 22 moves up to the stop with the upper end of the spool 22 into the damper 21 limiter 18. The radial bypass holes 6 of the plunger 4 are located in the zone of the seat 13 of the sleeve 3, blocking the flow of flushing fluid from the annulus into the inlet flow channel 37.

При одновременном перекрытии проточных каналов 28 в наконечнике 26 и перепускных отверстий 6 в плунжере 4 циркуляция промывочной жидкости из затрубного пространства во входной проточный канал 37 полностью прекращается. Универсальный клапан забойного двигателя будет открыт, когда давление во входном проточном канале 37 будет равно или больше давления в выходном проточном канале 38 и затрубном пространстве.With the simultaneous overlap of the flow channels 28 in the tip 26 and the bypass holes 6 in the plunger 4, the circulation of the flushing fluid from the annulus to the inlet flow channel 37 is completely stopped. The downhole universal valve will open when the pressure in the inlet flow channel 37 is equal to or greater than the pressure in the outlet flow channel 38 and the annulus.

При работе универсального клапана забойного двигателя кольцевые уплотнения 9, 11, 12, 24 и 29 предотвращают утечки промывочной жидкости в зависимости от перепада давления между внутренними полостями универсального клапана и затрубным пространством.During operation of the downhole universal valve, the O-rings 9, 11, 12, 24 and 29 prevent flushing fluid leakage depending on the pressure drop between the internal cavities of the universal valve and the annulus.

Наличие в универсальном клапане забойного двигателя демпфера, подвижно установленного на штоке плунжера, и золотника, перемещающегося относительно полого корпуса и наконечника, а также вертикальных проточных отверстий в гильзе для сообщения подпоршневой полости плунжера с затрубным пространством, позволяет осуществлять, с высокой для практики надежностью и безопасностью, все виды технологических операций, связанных со спуском и подъемом бурильных труб, а также бурением скважин в сложных геолого-технических условиях, обеспечив работу универсального клапана при всех возможных перепадах давления в стволе скважины и во внутренней полости бурильных труб.The presence in the universal valve of the downhole motor of the damper, movably mounted on the plunger rod, and a spool moving relative to the hollow body and the tip, as well as vertical flow openings in the sleeve for communicating the piston cavity of the plunger with the annulus, allows for high reliability and safety for practice , all types of technological operations associated with the launching and lifting of drill pipes, as well as drilling in difficult geological and technical conditions, ensuring work Universal valve for all the possible pressure drops in the wellbore and into the inner cavity of the drill pipe.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №898028, Е21В 17/00, опубл. 15.01.82, Бюл. №2.1. A.S. No. 898028, ЕВВ 17/00, publ. 01/15/82, Bull. No. 2.

2. Патент №2224866, C1 7 Е12В 4/02, 34/10, опубл. 27.02.2004 г., Бюл. №6.2. Patent No. 2224866, C1 7 ЕВВ 4/02, 34/10, publ. 02/27/2004, Bull. No. 6.

Claims (1)

Универсальный клапан забойного двигателя, содержащий полый корпус, гильзу и плунжер с радиально выполненными в них перепускными отверстиями, золотник, пружину и уплотнения, установленные на плунжере, золотнике и гильзе, отличающийся тем, что он содержит демпфер и наконечник, плунжер снабжен упором, а наконечник снабжен тарельчатым уступом, демпфер и наконечник сопряжены с плунжером, расположенным в полом корпусе и гильзе, а золотник, имеющий седло, сопряжен с полым корпусом и наконечником, в котором выполнены радиальные проточные каналы, при этом демпфер, взаимодействуя с пружиной, установленной между демпфером и золотником, выполнен примыкающим к гильзе и упору плунжера, а золотник своим седлом - к тарельчатому уступу наконечника.A downhole universal valve containing a hollow body, a sleeve and a plunger with bypass holes radially formed in them, a spool, a spring and seals mounted on the plunger, spool and sleeve, characterized in that it contains a damper and a tip, the plunger is equipped with a stop, and the tip equipped with a disk ledge, the damper and the tip are paired with a plunger located in the hollow body and the sleeve, and the spool having a seat is paired with a hollow body and a tip in which radial flow channels are made, in this case, the damper, interacting with the spring installed between the damper and the spool, is made adjacent to the sleeve and the stop of the plunger, and the spool with its seat - to the disk ledge of the tip.