Буровой обратный клапан

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ щего исключить гидроразрыв пласта и поступление газожидкостной смеси в ствол скважины при спуско-подъемных операциях. Для этого в буровом обратном клапане, состоящем из снабженного верхним и нижним полыми переводниками корпусом, внутри которого расположен клапан, корпус имеет в донной части каналы,расположенные концентрично продольной оси корпуса и сообщающие внутриклапанную полость с затрубным пространством, клапан выполнен в виде установленного свободно или подпружиненного снизу клапанного блока, снабженного снизу кольцевым клапаном, выполненным с возможностью периодического перекрытия упомянутых каналов.(72) Латыпов Авис Самигуллинович Латыпова Юлия Ависовна Шайхымежденов Жанибек Гиноятович(57) Изобретение относится к области горного дела,в частности к буровому инструменту. Техническим результатом изобретения является разработка бурового обратного клапана, позволяю 22523 Изобретение относится к области горного дела, в частности к буровому инструменту. Известен буровой обратный клапан (Климентов М.Н., Тиль В.Г. Сооружение скважин ударновращательным способом бурения. - М. Недра, 1986,рис.7), содержащий корпус, в котором расположен подпружиненный тарельчатый клапан, предназначенный для предотвращения газонефтепроявления из скважины через бурильные трубы в процессе наращивания и спуско-подъема буровой колонны. К основным недостаткам использования известного обратного клапана следует отнести возможность гидроразрыва пластов, так как при его использовании во время спуска бурового инструмента в полости под долотом повышается давление, так как канал бурильных труб исключается из процесса перепуска бурового раствора (в дальнейшем - раствора), возможно поступление в поддолотную полость газожидкостной пластовой смеси ввиду затруднений с подачей раствора в поддолотное пространство, так как внутренний канал бурильных труб исключен из площади поперечного сечения подачи раствора. Задачей изобретения является разработка конструкции бурового обратного клапана, позволяющего исключить во время спуско-подъема бурового инструмента (в дальнейшем - инструмента) гидроразрыв пластов и поступление пластовой продукции высокого давления в поддолотную полость ствола скважины. Для этого в буровом обратном клапане, состоящем из снабженного верхним и нижним полыми переводниками корпусом, внутри которого расположен клапан, корпус имеет в донной части каналы,расположенные концентрично продольной оси корпуса и сообщающие внутриклапанную полость с затрубным пространством, клапан выполнен в виде установленного свободно или подпружиненного снизу клапанного блока, снабженного снизу кольцевым клапаном, выполненным с возможностью периодического перекрытия упомянутых каналов. При таком конструктивном исполнении бурового обратного клапана (в дальнейшем - БОК) при спуске инструмента вследствие того, что затрубное пространство соединено с внутриклапанной полостью, раствор по каналам долота и утяжеленных бурильных труб (в дальнейшем - УБТ) перепускается из поддолотной полости в затрубное пространство большего объема над УБТ, а другая часть раствора поступает в упомянутую полость по затрубному пространству. При подъеме инструмента с нагнетанием раствора через затрубное пространство под воздействием избыточного давления в затрубном пространстве концентрично расположенные каналы корпуса открыты, так как клапанный блок занимает верхнее положение, поэтому закачиваемый буровой раствор поступает в поддолотную полость и по каналам УБТ и долота, вследствие чего повышается скорость заполнения раствором поддолотной полости, препятствующая проникновению в ствол скважины газожидкостной смеси из пласта. 2 Изобретение поясняется графическими приложениями, где на фиг.1 представлен предлагаемый буровой обратный клапан, включенный в буровой инструмент на фиг.2 -сечение по линии А-А фиг.1. Буровой обратный клапан состоит из корпуса 1,внутри которого расположенный свободно или подпружинено клапанный блок, состоящий из тарельчатого клапана 2, соединенного стойками с расположенным снизу кольцевым клапаном 3, перекрывающим каналы 4, расположенные концентрично центральной оси БОКа, при отсутствии пружины или располагаемый над ними при наличии пружины 5. Нижним своим переводником 6 корпус 1 соединен с УБТ 7, а верхним переводником 8 - с колонной бурильных труб (в дальнейшем - КБТ) 9, взаимодействующей с уплотнительными элементами 10 превентора, снабженного патрубком 11 для подачи или отвода раствора. Клапан 3 имеет радиально расположенные траверсы 12, образующие периферийные каналы 13 (фиг.2) предназначенные для перепуска прямого потока раствора и служащие опорой для возвратной пружины 5 во втором варианте исполнения(см.правую сторону прилагаемых фиг.1 и фиг.2.). Между стойками клапанного блока 14 имеются радиально расположенные каналы 15 для перепуска раствора в центральное отверстие кольцевого клапана 3. Каналы 4 соединяют внутриклапанную полость 16 с затрубным пространством 17. На левой стороне фиг 1 показана конструкция беспружинного варианта БОКа, предназначенного для бурения вертикальных скважин, а на правой стороне фиг.1 - пружинного варианта БОКа для бурения слабонаклонных и горизонтально расположенных скважин. На фиг.1 буквойобозначен ход клапанного блока буквой Н обозначены наружные продольные каналы долота буквой В - внутренние каналы долота. Эксплуатация предлагаемого бурового обратного клапана происходит следующим образом. БОК включают в состав бурового инструмента и осуществляют спуск известным способом. При наличии БОКа во время спуска инструмента клапанный блок 14 в обоих случаях будет занимать верхнее положение (в пружинном варианте - под действием усилия пружины 5, а при его отсутствии - под действием потока раствора, воздействующего снизу на клапанный блок 14). С учетом того, что тело и вооружение долота во многих случаях перекрывают до 90-95 поперечного сечения скважины, при спуске инструмента из поддолотной полости приходится вытеснять раствор в объеме, определяемом равенством где- объем вытесняемого из поддолотного пространства раствора, м 3/с- диаметр скважины, м- коэффициент перекрытия поперечного сечения скважины (может достигать до 0,95)- скорость спуска инструмента, м/с. При установке БОКа предлагаемой конструкции вытеснение раствора из поддолотного пространства будет происходить не только по каналам Н, но и 22523 В, то есть налицо увеличение площади сечения каналов оттока раствора, вследствие чего по законам гидравлики происходит квадратичное снижение давления в поддолотной полости, то есть снижается опасность гидроразрыва пласта. В случае бурения скважин с аномально высоким пластовым давлением подъем инструмента на величину 300-350 м осуществляют нагнетанием раствора в поддолотную полость. Наличие БОКа позволяет поступающий через патрубок 11 в затрубное пространство 17 раствор перепускать в поддолотную полость по двум направлениям во-первых, через продольные каналы Н во-вторых, через каналы 4 во внутриклапанную полость 16 путем воздействия на дисковый клапан 3 и далее по каналу УБТ и каналам В. При этом предотвращается поступление раствора в КБТ,так как тарельчатый клапан 2 перекрывает канал переводника 8. Наличие двух каналов подачи раствора в поддолотную полость позволяет осуществлять подачу раствора при более низком давлении и предотвращать как поступление газожидкостных смесей из пласта, так и снизить возможность гидроразрыва пласта. Из гидравлики известно, что напор,необходимый для прокачивания жидкой среды находится в квадратичной зависимости от скорости потока, то есть повышение площади сечения канала,например, вдвое позволит снизить напор в четыре раза. В процессе бурения роль БОКа заключается в перепуске прямого потока раствора, под действием динамической энергии которого клапанный блок 14 занимает нижнее положение, перекрывая кольцевым клапаном каналы 4. При этом раствор из канала переводника 8 поступает в кольцевой зазор над та рельчатым клапаном 2, оттуда через периферийные каналы 13 и радиально расположенные каналы 15 поступает во внутри клапанную полость 16 и далее через каналы переводника 6, УБТ 7 и долота В на забой скважины. Во время подъема инструмента без подачи раствора через затрубное пространство 17 раствор из внутренней полости КБТ свободно поступает вышеописанным способом в поддолотную полость, а долив раствора в скважину для восполнения освобождающегося объема затрубного пространства 17 осуществляют в виде свободно подаваемого потока раствора через патрубок 11. При бурении горизонтальных участков скважин следует в БОК установить пружину 5, позволяющую более надежно перекрывать тарельчатому клапану 2 отверстие верхнего переводника 8. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Буровой обратный клапан, состоящий из снабженного верхним и нижним полыми переводниками корпусом, внутри которого расположен клапан, отличающийся тем, что корпус имеет в донной части каналы, расположенные концентрично продольной оси корпуса и сообщающие внутриклапанную полость с затрубным пространством, клапан выполнен в виде установленного свободно или подпружиненного снизу клапанного блока, снабженного снизу кольцевым клапаном, выполненным с возможностью периодического перекрытия упомянутых каналов.