Переливной клапан забойного двигателя
Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в качестве клапанного устройства с винтовым забойным двигателем в составе колонны бурильных труб для сообщения или разделения внутренней полости бурильных труб с затрубным пространством в заданной технологической последовательности. Клапан содержит корпус, клапанную пару, выполненную с поясами скольжения, включающую седло, установленное в корпусе и полый плунжер, размещенный внутри седла с радиальными отверстиями в них, пружину, расположенную на полом плунжере, манжеты и уплотнения. Клапанная пара выполнена золотникового типа, в которой проточный канал выполнен коническим. Плунжер выполнен цилиндрической формы с поясами скольжения и кольцевым буртом, расположенным в нижней части пояса скольжения, и подпружинен до упора верхним торцом кольцевого бурта к торцу седла. Полость, где размещена пружина, заполнена маслом. Радиальные перепускные отверстия плунжера и радиальные отверстия в седле и корпусе расположены на одном уровне, а пружина размещена между уступом в корпусе и нижним торцом кольцевого бурта плунжера. Полезная модель обеспечивает высокую надежность и долговечность клапана в процессе бурения скважины, исключая розлив промывочной жидкости при подъеме колонны бурильных труб и обеспечивает заполнение внутренней их полости при спуске их в скважину. 1 н.п. ф., 3 з.н.ф., 2 ил.
Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в качестве клапанного устройства с винтовым забойным двигателем в компановке с колонной бурильных труб для заполнения или опорожнения последней при спуске и подъеме инструмента соответственно.
В качестве прототипа принята конструкция переливного клапана (RU 2333334), которая по техническому решению наиболее близка к заявленной полезной модели. Клапан содержит корпус, клапанную пару, выполненную с поясом скольжения, включающую седло, установленное в корпусе и полый плунжер, размещенный внутри седла с радиальными отверстиями в нем, пружину, расположенную на полом плунжере и уплотнения. Полый плунжер выполнен цилиндрической формы с поясом скольжения и кольцевым буртом, расположенным в нижней части пояса скольжения и подпружиненный до упора верхним торцом кольцевого бурта к нижнему торцу седла.
Признаки, являющиеся общими для прототипа и заявленной полезной модели состоят в наличии корпуса, клапанной пары включающую седло, установленное в корпусе и полый плунжер, размещенный внутри седла с радиальными отверстиями в них, пружину размещенную на плунжере и уплотнения. Плунжер выполнен цилиндрической формы с кольцевым буртом.
Существенным недостатком известного переливного клапана является незащищенность пружины от агрессивной среды (промывочной жидкости), что приводит к выходу ее из строя. Так же при подаче текучей среды происходит резкое перемещение плунжера вниз и нижний торец последнего ударяется о торец расточки корпуса, а при прекращении подачи происходит удар верхнего торца кольцевого бурта о нижний торец седла. Это приводит к деформации торцов и к появлению заусенцев. В результате происходит заедание плунжера и нарушается нормальная работа клапана. Кроме вышесказанного, при работе клапана в абразивных пропластках породы, катастрофически быстро выходят из строя фильтры (размываются отверстия), что приводит к попаданию крупных абразивных частиц породы в полость колонны и далее в двигатель, что приводит к выходу его из строя. Конструкция пропускного отверстия в плунжере создает завихрения потока жидкости на его входной части, что приводит к эрозионному размыву.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении ресурса работы переливного клапана. Достигается технический результат тем, что в конструкции полезной модели пружина помещена в маслонаполненной камере, а на кольцевом бурте выполнены канавки или отверстия для протока масла в камере вверх или вниз при перемещении плунжера и тем самым гася резкие удары. Технический результат также достигается тем, что фильтры выполнены из эрозионно стойкого материала, а центральное отверстие выполнено конусным. Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен переливной клапан забойного двигателя (продольный разрез). На фиг.2 показан поперечный разрез А-А переливного клапана.
Переливной клапан забойного двигателя содержит корпус 1 с присоединительными резьбами 2 и 3, седло 4, установленное в корпусе 1, плунжер 5, размещенный внутри седла 4, пружину 6, манжеты 7 и 9, уплотнительные кольца 8, фильтры 10. Уплотнительные кольца 8 расположены в канавках седла 4, а манжеты 7 и 9 в расточках седла 4 и расточке корпуса 1. На седле 4 выполнены радиальные отверстия 11. Плунжер 5 выполнен цилиндрическим с коническим проточным каналом 12 и радиальными перепускными отверстиями 13 на поясах скольжения плунжера В нижней части пояса скольжения 14 расположен кольцевой бурт 15. В корпусе 1 выполнена расточка 16 с уступом 17 для размещения пружины 6 и расточка 18 с уступом 19 для упора плунжера 5 нижним торцом 20 в уступ 19 при его перемещении в крайнее нижнее положение. Полость, где размещена пружина 6 заполнена маслом. Кольцевой бурт 15 плунжера 5 имеет верхний торец 22, примыкающий к нижнему торцу 21 седла 4 и нижний торец 23, в который упирается пружина 6. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 24 с резьбой для установки фильтров 10, которые фиксируют седло 4 в корпусе 1 от осевого перемещения. На кольцевом бурте 15 выполнены отверстия 26 или канавки 25 (см. Фиг.2) для протока масла при перемещении плунжера вниз или вверх. Радиальные отверстия 24 и 11 в корпусе 1 и седле 4, а также радиальные перепускные отверстия 13 в плунжере 5 расположены на одном уровне с равным угловым расположением осей.
Предлагаемый переливной клапан забойного двигателя работает следующим образом. При спуске забойного двигателя с клапаном в скважину промывочная жидкость (раствор) из затрубного пространства через фильтры и отверстия в плунжере клапана заполняют внутреннюю полость труб. Следует отметить, что конструкция фильтров предотвращает их разрушение. При подаче промывочной жидкости от бурового насоса к переливному клапану и забойному двигателю, создается перепад давления из-за гидравлического сопротивления потоку промывочной жидкости в конусном канале плунжера. Под действием усилия, создаваемого перепадом давления жидкости, плунжер перемещается вниз, сжимая пружину и перекрывает поток жидкости через радиальные отверстия в седле, разобщая внутреннюю полость бурильных труб с затрубным пространством. При перемещении плунжера вниз, масло из нижней полости камеры перетекает в ее верхнюю полость через отверстия или пазы бурта, причем сопротивление создаваемое дросселированием масла через пазы или отверстия бурта предотвращает удары плунжера о торец расточки корпуса, а при перемещении плунжера вверх масло дросселирует через отверстия или пазы бурта в нижнюю полость, также предотвращая удар верхнего торца кольцевого бурта о нижний торец седла.
1. Переливной клапан забойного двигателя, содержащий корпус, клапанную пару, выполненную с поверхностями скольжения, включающую седло с уплотнениями и полый плунжер, размещенный в седле, в которой выполнены радиальные отверстия, пружину, расположенную на нижней части полого плунжера, манжеты и уплотнения в корпусе, отличающийся тем, что пружина размещена в маслонаполненной камере.
2. Переливной клапан по п.1, отличающийся тем, что на кольцевом бурте плунжера имеются отверстия или канавки.
3. Переливной клапан по п.1, отличающийся тем, что отверстие в плунжере выполнено конусным, а больший диаметр конуса расположен вверху.
4. Переливной клапан по п.1, отличающийся тем, что фильтры выполнены из абразивно-коррозионно-стойкого материала (например, из твердосплавного материала).
