Седло шара с дросселем

Авторы патента:

Полезная модель относится к технологическому оборудованию нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано в качестве клапанного устройства при цементировании обсадных колонн для предотвращения обратного движения раствора. Техническая задача, стоящая перед авторами - создание герметичной конструкции устройства, которая бы перекрывала поток раствора в обоих направлениях. Технический результат достигается тем, седло шара с дросселем, содержащее полый цилиндрический корпус, в котором последовательно установлены воронка шара, ограничитель с центральным и периферийными отверстиями, мембрана, дроссель, шар, воронка шара, выполненная из легкоразбуриваемого материала, имеет внутреннюю поверхность конической формы с возможностью самоуплотнения шара и герметичного перекрытия проходного отверстия в направлении от устья к забою, а мембрана имеет возможность плотного прилегания к отверстиям ограничителя при потоке раствора от забоя к устью скважины. Седло шара представляет собой полый цилиндрический корпус 1, в котором установлены воронка 2 шара 3, с проходным отверстием 4, ограничитель 5 с центральным и периферийными отверстиями 6, 7, мембрана 8, которая закрывает эти отверстия при обратном течении раствора, дроссель 9. Корпус имеет ниппельный и муфтовый концы для соединения с обсадной колонной. Герметичность воронки 2 шара 3 относительно корпуса 1 создают резиновые кольца 10 и лабиринтные уплотнения 11. Перед цементированием внутрь колонны бросают шар, который увлекается вниз промывочной жидкостью и встает в воронку шара, надежно отсекая от прохождения раствора нижележащие устройства колонны. Когда шар встает в воронку шара, перекрывая поток раствора, в зоне между воронкой шара и ограничителем создается зона пониженного давления по сравнению с внутриколонным. Раствор стремится уравновесить разность давлений. При отсутствии дросселя происходит прорыв мембраны по краям периферийных отверстий с внешней стороны. Дроссель уравнивает давление разных зон за счет своего осевого отверстия, предохраняя мембрану, которая перекрывает периферийные отверстия, чем препятствует обратному потоку раствора и обеспечивает герметичную посадку шара в воронке. 1 с.п. ф-лы 2 илл.

Известен обратный клапан для обсадной колонны /патент Российской Федерации 101079, МПК Е21В 34/10, опубл. 10.01.2011/, содержащий полый корпус с присоединительными резьбами на его концах, втулку, шаровой затвор, ограничитель перемещения затвора, дроссель, мембрану, разрезную шайбу, эластичную диафрагму.

Известен клапан для обсадных колонн /патент Российской Федерации 419615, М.Кл. E21b 17/00, опубл. 15.03.1974/, принятый за прототип, включающий седло, состоящее из упорного кольца и эластичной упругой диафрагмы, затвор, выполненный в виде шара, дроссель, держатель шара, выполненный в виде диска с центральным и периферийными каналами.

Недостатками аналога и прототипа являются:

- сложность конструкции в изготовлении и сборке;

- недостаточна герметизации внутриколонного пространства при установке шара на диафрагма, т.к. она не удерживает шар в положении закрытия клапана:

- перекрытие полости шаром дублирует работу кольцевой перегородки;

- клапан предотвращает только обратное движение раствора.

Техническая задача, стоящая перед авторами - создание герметичной конструкции устройства, которая бы перекрывала поток раствора в обоих направлениях.

Технический результат достигается тем, что, седло шара с дросселем, содержащее полый цилиндрический корпус, в котором последовательно установлены воронка шара, ограничитель с отверстиями, мембрана, дроссель, шар, воронка шара, выполненная из легкоразбуриваемого сплава, имеет внутреннюю поверхность конической формы с возможностью самоуплотнения шара и герметичного перекрытия проходного отверстия в направлении от устья к забою, а мембрана имеет возможность плотного прилегания к отверстиям ограничителя при потоке раствора от забоя к устью скважины.

На фиг.1 представлено седло шара в продольном разрезе.

На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1

Седло шара представляет собой полый цилиндрический корпус 1, в котором установлены воронка 2 шара, выполненная из легкоразбуриваемого сплава, например, из алюминиевого сплава, с проходным отверстием 3, шар 4, ограничитель 5 с отверстиями 6, мембрана 7, которая закрывает эти отверстия при обратном течении раствора, дроссель 8 с отверстием 11. Корпус имеет ниппельный и муфтовый концы для соединения с обсадной колонной. Герметичность воронки 2 шара 4 относительно корпуса 1 создают резиновые кольца 9 и лабиринтные уплотнения 10.

Устройство работает следующим образом.

Седло шара с дросселем спускают в скважину в составе бурильной колонны без шара. Раствор, проходящий через воронку 2 шара 4 и дроссель 8, заполняет колонну. При промежуточных промывках мембрана отгибается и жидкость с минимальными потерями давления проходит через дроссель 8 и отверстия 6. Перед цементированием внутрь колонны бросают шар 4, который увлекается вниз промывочной жидкостью и встает в воронку 2, надежно отсекая от прохождения раствора лежащие устройства колонны. Когда шар 4 встает в воронку 2, перекрывая поток раствора, в зоне между воронкой шара и ограничителем 5 создается зона пониженного давления по сравнению с внутриколонным. Раствор стремится уравновесить разность давлений. При отсутствии дросселя происходит прорыв мембраны по краям отверстий 6 с внешней стороны. Дроссель уравнивает давление разных зон за счет своего осевого отверстия 11, предохраняя мембрану, которая перекрывает отверстия 6, чем препятствует обратному потоку раствора и обеспечивает герметичную посадку шара в воронке.

Таким образом, новая совокупность существенных признаков седла шара с дросселем позволила создать герметичную конструкцию, которая перекрывает поток раствора в обоих направлениях.

Седло шара с дросселем, содержащее полый цилиндрический корпус, в котором последовательно установлены воронка шара, ограничитель с отверстиями, мембрана, дроссель, шар, отличающееся тем, что воронка шара, выполненная из легкоразбуриваемого сплава, имеет внутреннюю поверхность конической формы с возможностью самоуплотнения шара и герметичного перекрытия проходного отверстия в направлении от устья к забою, а мембрана имеет возможность плотного прилегания к отверстиям ограничителя при потоке раствора от забоя к устью скважины.