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.
Видео:гнб самара взд винтовой забойный двигатель пилотное бурениеСкачать
Читайте также: Момент затяжки постели распредвала ваз 2110 8 клапанов инжектор
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).
Переливной клапан забойного двигателя
Видео:Оборудование для ННБ. Часть 2. Основные узлы ВЗД / Основы ННБСкачать
Владельцы патента RU 2407876:
Изобретение относится к устройствам для бурения глубоких скважин забойными двигателями, предназначенным для заполнения и опорожнения колонны бурильных труб при спускоподъемных операциях. Переливной клапан включает соосные между собой системы корпуса и поршня, первая из которых содержит патрубок с каналами, гидравлически сообщающими полость внутри корпуса с затрубным пространством, гильзу гидроцилиндра, замыкатель клапана, ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень гидроцилиндра с центральным каналом, переключатель клапана с перепускными каналами для сообщения центрального канала с кольцевой полостью, пружину сжатия с упорными регулировочными кольцами, удерживающую поршень с переключателем в верхнем положении. Пружина сжатия расположена по направлению потока ниже перепускных каналов переключателя и замыкателя клапана. Обеспечивает повышение показателей бурения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к буровой технике, к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин забойными двигателями, а именно для заполнения и опорожнения бурильной колонны при спускоподъемных операциях.
Известен переливной клапан двигателя фирмы Dyna Drill (см. Балденко Д.Ф. и другие. Винтовые забойные двигатели, «Недра», 1999, стр.72, 73, рис.3.19). Недостатками клапана являются быстрый износ и нестабильное закрытие, особенно при применении утяжеленных буровых растворов из-за попадания при бурении шлама в зону расположения нажимной пружины поршня.
Известен переливной клапан (см. патент США №3,005,507, фиг.1, 2, 10, 11). Недостатками клапана являются ненадежность и нестойкость торцовой клапанной пары, малая площадь сечения центрального канала поршня, вызывающая повышение давления при бурении.
Известно также клапанное устройство забойного двигателя (см. патент РФ №2224866). Недостатками этого устройства также являются износ и засорение при бурении пружины клапана мелким шламом и соответственно ненадежная его работа.
Переливной клапан бурильной колонны (см. патент РФ №2204688) имеет такие же недостатки, усугубленные наличием кольцевой тупиковой щели, в которой возможно накопление шлама и его неконтролируемый выброс в рабочую зону пружины, что приводит к нестабильному закрытию клапана. Кроме того, заявленное отношение периметров поверхностей скольжения поршня, нижний предел которого составляет 0,33, приводит к чрезмерному сужению проточного канала поршня, что вызывает повышенные потери давления при промывке и бурении (прототип).
Видео:Оборудование для ННБ. Часть 1. ВЗД и РУС / Основы ННБСкачать
Читайте также: Принцип работы заливного клапана инсталляции
Причем вследствие того, что в суженном центральном канале поршня срабатывается повышенный перепад давлений при подъеме бурильных труб, возможно срабатывание клапана на закрытие, то есть неисполнение его основной функции: перепуска жидкости.
Основная техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности переключения и срока службы клапана при установке его над забойным двигателем.
Это достигается тем, что переливной клапан забойного двигателя нормально открытого типа, включающий соосные между собой системы корпуса и поршня, первая из которых содержит скрепленные между собой патрубок с присоединительными резьбами, радиальными каналами, гидравлически сообщающими полость внутри системы корпуса с затрубным пространством, гильзу гидроцилиндра дифференциального типа, замыкатель клапана золотникового типа с уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень гидроцилиндра с центральным проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с радиальными перепускными каналами, сообщающими центральный проточный канал с полостью внутри системы корпуса, пружину сжатия с упорными регулировочными кольцами, удерживающую систему поршня в верхнем положении, при этом пружина сжатия расположена ниже по ходу потока относительно замыкателя и перепускных каналов переключателя клапана, причем пружина сжатия расположена в расточке патрубка корпуса между уступом системы корпуса и торцом системы поршня.
Кроме того, целесообразно для повышения надежности переключения клапана и ускорения спуска бурильной колонны, чтобы радиальные перепускные каналы системы поршня имели повышенный коэффициент расхода при движении жидкости из затрубного пространства вовнутрь бурильной колонны и наоборот, пониженный коэффициент расхода при движении жидкости в противоположном направлении. Например, эти каналы целесообразно выполнять сужающимися от полости внутри системы корпуса к центральному проточному каналу.
Кроме того, для повышения износостойкости клапана при одновременном повышении надежности его переключения, а также для повышения энергетической эффективности, целесообразно снизить затраты давления, срабатываемого в клапане при прокачке через него буровой жидкости. Для чего целесообразно увеличение соотношения диаметра центрального проточного канала поршня гидроцилиндра по отношению к его наружному диаметру на входе, выражаемое заявленным диапазоном соотношений 0,45…0,75.
На фиг.1 показан продольный разрез варианта конструкции клапана согласно изобретению в нормально открытом положении.
На фиг.2 показан продольный разрез другого варианта конструкции клапана с выполнением некоторых его элементов отдельными деталями в закрытом положении.
На фиг.3 показан вариант клапана с перепускными каналами переключателя, обеспечивающими различный коэффициент расхода в зависимости от направления потока буровой жидкости.
Видео:"ГТ" История одного Грандиса или гнёт ли клапана при обрыве ремня ГРМ..!???Скачать
Конструктивно клапан включает соосные между собой систему корпуса и систему поршня.
В варианте, указанном на фиг.1, система корпуса включает патрубок 1 корпуса с присоединительными резьбами 2 и 3 на концах и радиальными каналами 4 с фильтрами 5, сообщающими полость 16 внутри системы корпуса с затрубным пространством 27, гильзу 6 (как часть патрубка 1 корпуса) дифференциального гидроцилиндра, нижний и верхний ограничители осевого хода системы поршня соответственно 7 (уступ 7) и 8 (упорное кольцо 8), замыкатель клапана 9 (часть патрубка 1) с уплотнением 10, расположенным в канавке 11.
Система поршня включает поршень 12 гидроцилиндра с уплотнением 14, имеющий наружный диаметр на входе D и центральный проточный канал 13 диаметром d, нижерасположенный, скрепленный с поршнем 12 переключатель 25 клапана с радиальными перепускными каналами 15, сообщающими центральный проточный канал 13 с полостью 16 внутри системы корпуса и, следовательно, с радиальными отверстиями 4 и затрубным пространством 27, пружину сжатия 17 с упорными регулировочными кольцами 18 и 19, удерживающую поршень в верхнем положении с упором в верхний ограничитель 8 осевого хода системы поршня.
Пружина сжатия 17 с регулировочными кольцами 18 и 19 расположена в расточке 20 патрубка 1 корпуса между уступом 21 системы корпуса и торцом 22 системы поршня. Система поршня может быть снабжена стабилизатором устойчивости 23 пружины. Гильза 6 и поршень 12 образуют силовой гидроцилиндр с функциональной возможностью перемещения системы поршня вниз по ходу потока под действием на поршень 12 перепада давлений 28-29 (см. фиг.2). Преодолев сопротивление пружины 17, клапан золотникового типа перейдет в положение, когда переключатель клапана 25 расположится в его замыкателе 9, перепускные каналы 15 будут гидравлически заблокированы.
На фиг.2 показан продольный разрез другого варианта конструкции клапана, в котором гильза 6, нижний ограничитель хода 7 и цилиндрический замыкатель клапана 9 с канавкой 11 уплотнения 10 выполнены в виде отдельной вставки, плотно скрепленной с патрубком 1 корпуса, например, на прессовой посадке. Причем часть радиальных каналов 4 выполнена во вставке. Дополнительным фиксирующим средством упомянутой вставки в патрубке 1 является ограничитель хода 8 вверх. Отличие вариантов обусловлено оптимизацией технологии изготовления элементов системы корпуса, а именно наличием заготовок стандартизованного проката, металлообрабатывающего оборудования, не изменяет сущности изобретения и поэтому не может являться отдельным изобретением.
Читайте также: Гнет или нет клапана у опеля фронтера
На фиг.2 изображен клапан в закрытом положении. Поршень 12 с переключателем 25 и стабилизатором 23 находятся в нижнем положении с упором в нижний ограничитель 7, при этом перепускные каналы 15 заблокированы (перекрыты) замыкателем 9. Кроме того, пружина 17 дополнительно защищена (экранирована от внутритрубного пространства) стабилизатором 23.
На фиг.3 показан целесообразный вариант исполнения формы радиального перепускного канала 15 переключателя 25 клапана. Канал сужается вдоль его оси 24 в направлении от кольцевой полости 16 к центральному проточному каналу 13 системы поршня. Такая форма канала позволяет иметь повышенный коэффициент расхода при движении жидкости в направлении к центральному проточному каналу 13.
Переливной клапан устанавливается над двигателем. Обычно применяется следующая компоновка низа бурильной колонны: долото — забойный двигатель — шламоуловитель — обратный клапан — переливной клапан нормально открытого типа — бурильные трубы.
Видео:Система Multiair - принцип работы и НЕДОСТАТКИ (Гидравлическое управление клапана)Скачать
Работает клапан следующим образом.
При спуске бурильной колонны буровая жидкость перетекает из затрубного пространства 27 через радиальные каналы 4 (см. фиг.1), полость 16 внутри системы корпуса, радиальные перепускные каналы 15 переключателя 25 клапана, центральный проточный канал 13 в вышерасположенные бурильные трубы (не показаны) и заполняет внутритрубное пространство 30. Ускорению процесса перетекания способствует сужающаяся форма каналов 15 (см. фиг.3), что исключает «всплывание» (отставание заполнения буровой жидкостью бурильных труб) и способствует увеличению скорости спуска.
При включении насосов и подаче бурового раствора в колонну бурильных труб буровая жидкость интенсивно протекает через каналы 15, вследствие чего возникает перепад давлений 28-29 (см. фиг.2). Указанный перепад давлений на поршне 12 создает соответствующее усилие, действующее вниз, которое преодолевает сопротивление пружины и сдвигает систему поршня вниз до упора в ограничитель 7. Переключатель 25 клапана входит в замыкатель 9 клапана, который блокирует перепускные каналы 15. То есть клапан закрывается. Буровая жидкость далее направляется в двигатель, долото (не показаны) и далее в затрубное пространство 27.
Для описанного закрытия клапана не требуется уменьшения диаметра d центрального канала 13 (усилие на поршень 12 создается за счет перепада в перепускных каналах 15). Как следствие этого, снижаются затраты давления на прохождение жидкости через клапан при бурении.
Пока имеет место циркуляция, давление 28 на поршень 12 сверху превышает давление 29 на поршень снизу (см. фиг.2) на величину давления, срабатываемого в двигателе и долоте, вследствие чего возникает гарантированное усилие, направленное вниз и удерживающее клапан в закрытом положении.
Основным отличием работы клапана согласно изобретению является то, что пружина 17 при бурении (циркуляции) сохраняет свои упругие свойства благодаря ее изоляции от воздействия потока буровой жидкости, содержащей абразивные частицы выбуренной породы.
По окончании циркуляции, при смене долота или наращивании бурильной колонны усилие пружины 17 сдвигает систему поршня вверх до ограничителя 8, происходит открытие клапана и соответственно сообщение затрубного и внутритрубного пространств (см. фиг.1). Так как место расположения пружины 17 свободно от шлама, ее заклинивание шламом исключено, и открытие клапана не осложнено.
При подъеме бурильной колонны, заполненной жидкостью, благодаря надежному открытию клапана обеспечивается своевременное опорожнение той части бурильных труб, которая отсоединяется от бурильной колонны, то есть предотвращается сифон (выброс буровой жидкости при отсоединении труб в буровой).
Клапан согласно изобретению имеет высокий срок службы, обеспечивается долговечность его пружины, что позволяет уменьшить затраты на ремонт, гарантировать надежное открытие и закрытие переливного клапана в процессе бурения и, как следствие, повысить показатели бурения в целом.
Видео:Испытываем винтовой забойный двигательСкачать
1. Переливной клапан забойного двигателя нормально открытого типа, включающий соосные между собой системы корпуса и поршня, первая из которых содержит скрепленные между собой патрубок с присоединительными резьбами и каналами, гидравлически сообщающими полость внутри системы корпуса и затрубное пространство, гильзу гидроцилиндра, замыкатель клапана с уплотнением, верхний и нижний ограничители хода поршня, а вторая содержит поршень гидроцилиндра с центральным проточным каналом и уплотнением, переключатель клапана с перепускными каналами, гидравлически сообщающими центральный проточный канал с полостью внутри системы корпуса, пружину сжатия с упорными регулировочными кольцами, удерживающую поршень гидроцилиндра с переключателем в верхнем положении, отличающийся тем, что пружина сжатия расположена ниже по ходу потока относительно перепускных каналов переключателя и замыкателя клапана.
2. Переливной клапан по п.1, отличающийся тем, что перепускные каналы переключателя клапана выполнены сужающимися от полости внутри системы корпуса к центральному каналу.
3. Переливной клапан забойного двигателя по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение диаметра центрального проточного канала и наружного диаметра поршня на входе составляет 0,45…0,75.
🎬 Видео
ВЗД ВНИИБТ, забойные двигатели, ГЗД, турбины, турбобурыСкачать
Епихин АВ Бурение НГС. Лекция 5. Забойный двигатель. 2018Скачать
Епихин АВ. Буровой ЛикБез. Переливной клапан. 2020Скачать
ГНБ с использованием забойного двигателя с изменяемым углом и шарошечного долота (видео + анимация)Скачать
Ротор ВЗД, ч.2 #буровойликбез #епихин #бурение #буровоеоборудованиеСкачать
Редукционный клапан. Устройство и принцип работыСкачать
Вебинар №2 Устройство ВЗДСкачать
Отзыв о двигателе VQ35DE на газели после 90 тыс км, ремонт двигателя, сгорели клапанаСкачать
ЭТО увеличит РЕСУРС вашего ДВИГАТЕЛЯ. Правда, о которой молчат...Скачать
Вечный двигатель работающий на гравитационном притяжении или на выталкивающей силе АрхимедаСкачать
НАДЕЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ РЕНО - ПОДВЕЛ. РЕЗКО ВЫДАВИЛО МОТОРНОЕ МАСЛО!!! ЭВАКУАТОР И...| #БУДНИСЕРВИСАСкачать
Бурение роторно-управляемым хвостовикомСкачать
Эксперимент: что будет если зазоры клапанов слишком маленькие или вообще нет зазора.Скачать
Нужно ли притирать клапана в Двигателе? Вот вам две причины зачем это делать!Скачать
