Обратный клапан для бурильной колонны

Результат выполнения конструкторской разработки. Обратный клапан содержит корпус с седлом, установленное в расточке поворотное запорное устройство, взаимодействующее с седлом и снабженное упругими элементами в виде двух пластинчатых пружин. Запорное устройство содержит два запорных элемента, выполненных из половин кольцевого цилиндра путем сечения каждой из них двумя взаимно перпендикулярными наклонными плоскостями, верхняя из которых выполнена под углом меньше 90° к плоскости окружности цилиндра, а боковая - под таким же углом к его оси. Верхние торцы запорных элементов, взаимодействующие с седлом, и их боковые поверхности, взаимодействующие между собой, покрыты эластомером. Узел фиксации запорных и упругих элементов в корпусе выполнен в виде закрепленного в расточке корпуса кольца. Обратный клапан работает следующим образом. В составе компоновки бурильной колонны обратный клапан в исходном положении устанавливают между забойным двигателем и долотом и спускают в скважину. При этом запорные элементы, удерживаемые упругими элементами в закрытом положении, прилегают верхними торцами к седлу, а боковыми поверхностями контактируют между собой. Поскольку верхние торцы и боковые поверхности покрыты эластомером, в контактах торцов с седлом и контакте боковых поверхностей между собой обеспечивается герметичность, что препятствует проникновению жидкости из скважины через обратный клапан в компоновку бурильной колонны. Дополнительный запас герметичности обеспечивается воздействием жидкости снизу на наружную цилиндрическую поверхность запорных элементов, конфигурация которых в закрытом положении обеспечивает увеличение усилия прижима торцов к седлу и боковых поверхностей друг к другу при воздействии давления снизу. При включении насоса для нагнетания жидкости, ее давлением запорные элементы будут раздвигаться, поворачиваясь относительно точки Б и упруго деформируя пластинчатые пружины. При этом благодаря выполнению запорных элементов из половин кольцевого цилиндра и их прилеганию в раскрытом положении к стенкам расточки корпуса будет обеспечиваться равнопроходность центрального канала и цилиндрического пространства, образуемого между раскрытыми запорными элементами. Тем самым, при циркуляции жидкости через обратный клапан благодаря значительному увеличению площади проходного сечения по сравнению с аналогами шарового или тарельчатого типа снижается скорость потока и обеспечивается его ламинарное течение, что снижает износ деталей и повышает долговечность работы клапана по сравнению с аналогами. Фиксация и базирование запорных элементов в расточке корпуса как в исходном, так и в рабочем положении осуществляется взаимодействием ригеля с пазами. В свою очередь, ригель фиксируется пазами, выполненными на верхнем торце кольца, а пластинчатые пружины фиксируются пазами, выполненными диаметрально противоположно на цилиндрической поверхности кольца. Одновременно с базированием ригель и кольцо обеспечивают удерживание запорных и упругих элементов в корпусе, предотвращая их падение вниз. При прекращении циркуляции жидкости через клапан пластинчатые пружины, упруго деформируясь, возвращают запорные элементы в исходное положение, перекрывая доступ жидкости из скважины в компоновку бурильной колонны. Таким образом, совокупность отличительных признаков нового обратного клапана обеспечивает по сравнению с аналогами: значительное увеличение площади проходного сечения для циркуляции жидкости через клапан, благодаря чему обеспечивается снижение скорости потока жидкости и ламинарный режим ее течения, что исключает абразивный и кавитационный износ рабочих поверхностей седла и запорных элементов, в результате чего повышается срок службы клапана; упрощение конструкции, что повышает надежность работы клапана; более расширенные эксплуатационные возможности. Иллюстрация в прикрепленном материале.