EP0431162A1 - By-pass valve for boring column - Google Patents

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Publication number
EP0431162A1
EP0431162A1 EP89909457A EP89909457A EP0431162A1 EP 0431162 A1 EP0431162 A1 EP 0431162A1 EP 89909457 A EP89909457 A EP 89909457A EP 89909457 A EP89909457 A EP 89909457A EP 0431162 A1 EP0431162 A1 EP 0431162A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
overflow valve
housing
resilient sleeve
hollow housing
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89909457A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0431162A4 (en
Inventor
Andrei Nikolaevich Vshivkov
Anatoly Mikhailovich Kochnev
Gennady Alexandrovich Schelkonogov
Vladimir Borisovich Goldobin
Mikhail Grigorievich Bobrov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PERMSKY FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO INSTITUTA BUROVOI TEKHNIKI
Original Assignee
PERMSKY FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO INSTITUTA BUROVOI TEKHNIKI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PERMSKY FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO INSTITUTA BUROVOI TEKHNIKI filed Critical PERMSKY FILIAL VSESOJUZNOGO NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKOGO INSTITUTA BUROVOI TEKHNIKI
Publication of EP0431162A1 publication Critical patent/EP0431162A1/en
Publication of EP0431162A4 publication Critical patent/EP0431162A4/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells

Definitions

  • the invention relates to valve devices for boreholes and in particular relates to an overflow valve for drill string.
  • An overflow valve is known (US, A, 3005507) which contains a hollow housing with side openings, in the interior of which a spring-loaded bush is slidably mounted along the same, while in the zone of the side openings a further bush with a seat for cooperation with the sprung bush is arranged and fastened.
  • the spring-loaded bush In the initial state, the spring-loaded bush is in the upper end position, the time openings of the housing, which are located below the spring-loaded bush, are open and the liquid flows freely out of the inner cavity of the drill string into the borehole and back.
  • the side openings of the housing are open, and these are used to fill the inner cavity of the drill string with the liquid from the drill hole when the drill string is installed in the drill hole. When the drill string is removed, the liquid runs out of the inner cavity of the drill string into the borehole.
  • the spring-loaded bush When the drilling fluid is fed under pressure from the pumps into the interior of the drill string, the spring-loaded bush is moved into the lower end position by the moving current of the drilling fluid and is pressed tightly against the seat of the fixed bushing. In this way, the sprung bush covers the side openings of the housing.
  • the overflow valve is closed.
  • the spring-loaded bush moves under the action of the elastic force of the spring into the upper end position, whereby the lateral openings of the housing are released and the liquid flows freely from the inner cavity of the drill string into the borehole and back.
  • the overflow valve is open.
  • the bushings wear out and wear out, whereby the springs age, lose their elasticity, become brittle and break.
  • the bushings also collide during work, which leads to their destruction and failure of the overflow valve.
  • This overflow valve has a large number of individual parts that require a high level of accuracy and processing quality. All this does not guarantee reliable functioning and a long operating time of the overflow valve.
  • An overflow valve (FR, A, 2486996) which contains a hollow housing with lateral openings, in the interior of which a sleeve with openings is arranged. Within the sleeve is a seat for cooperation with a closure element which is housed inside the hollow housing.
  • the closure element is designed in the form of a spring-loaded stick, at the lower end of which a disk and a cuff are fastened.
  • the sprung stick holds the disc and the cuff in the upper end position. There is a gap between the disc, the collar and the seat, through which the liquid inside the overflow valve can flow freely into the borehole.
  • the overflow valve is in this state when the drill string is installed in the borehole filled with liquid and when it is removed from the borehole.
  • the stick When the drilling fluid is supplied under pressure from the pumps via the drill pipe into the interior of the overflow valve, the stick lowers under the action of the moving flow of the drilling fluid and covers the gap between the seat and the disk.
  • the overflow valve is closed.
  • the drilling fluid flows through the openings in the sleeve to the bottom hole devices.
  • the stick removes the disk from the seat due to the elastic force of the spring, and the overflow valve is opened.
  • the hydraulic resistance of the overflow valve is high. Increased wear and premature breakage of the individual parts are unavoidable. All of this means that the operational safety and the service life of the overflow valve are inadequate.
  • An overflow valve for rod assembly is known (SU, A, 898028), which contains a hollow housing with side openings, a seat, and a closure element arranged inside the hollow housing.
  • the closure element is designed in the form of a sprung plunger, to which a bushing with openings and a plate are fastened.
  • the housing is provided with a stepped socket arranged above the seat, inside which the plate is housed.
  • the sprung plunger is in the upper end position.
  • the openings in the seat and bushing of the sprung plunger are open.
  • the inner upper part of the overflow valve of the drill string is connected to the borehole.
  • the plunger When installing the rod string with the valve in the borehole, the plunger is held in the upper end position, the liquid from the borehole passes through the openings in the side of the housing, the openings in the seat, in the bushing and in the plunger, as well as through the gap between the plate and the stepped socket in the inner upper part of the overflow valve and fills the rod assembly.
  • the liquid flows out of the drill string into the borehole.
  • the plunger is moved into the lower end position by the drilling fluid flow, the openings in the plunger are released and the drilling fluid flows through them into the inner lower part of the overflow valve and on to the bottom hole devices.
  • the plunger When the supply of the drilling fluid into the drill string stops, the plunger is moved into the upper end position by the elastic forces of the spring, the openings in the plunger are closed and the openings in the socket of the plunger and in the seat are released.
  • the overflow valve is open.
  • the well-known overflow valve for the drill string contains a large number of moving individual parts and assemblies, a spring that loses its elasticity under the borehole conditions, becomes brittle and breaks, and seals that wear out.
  • the plunger flanged in the lower part is an obstacle to the flow of the main stream of drilling fluid which is supplied to the bottom hole devices. All this leads to reduced reliability and service life of the overflow valve.
  • the invention has for its object to provide an overflow valve for drill pipe with such a constructive design of the same, which would allow by eliminating moving parts and assemblies, increasing the tightness of the coverage of the channel intended for the flow of liquid and by reducing the hydraulic Resistance of the overflow valve against the flow of the liquid to reduce the wear and the destruction of its individual parts and, as a result, to increase the safety of the overflow valve and to extend its service life.
  • the closure element according to the invention is designed in the form of an elastic resilient sleeve which is in the hollow housing with its upper end, which is the first in the direction of supply of the drilling fluid, is fixed and in the housing with a gap with the possibility of covering the zone of the side openings, the part of the hollow housing located below the side openings and part of the inner surface of the hollow housing representing seat is arranged, wherein a confusor is carried out at the lower end of the elastic resilient sleeve in the zone of the seat.
  • the drill string overflow valve include a jacket installed between the inner surface of the hollow housing and the resilient resilient sleeve in the zone of the side openings, the jacket being disposed with a gap with respect to the inner surface of the housing.
  • flaps are attached to the elastic resilient sleeve in the zone of the side openings of the hollow housing.
  • the lateral openings of the hollow housing are preferably designed as slots.
  • This overflow valve for the drill pipe has a simple construction, a small number of individual parts, a high level of technology, a low manufacturing cost, a high level of operational reliability and a long service life.
  • the boom valve overflow valve has low hydraulic resistance thanks to the enlargement of the flow cross-sectional area of the channel for the flow of liquid and has a high throughput capacity.
  • a high level of tightness of the covering of the channel for the flow of liquid which is achieved thanks to the reliable seal, precludes the passage of unproductive drilling liquid flows and the associated premature destruction of the individual parts.
  • the rod overflow valve includes a hollow housing 1 (Fig. 1) with side openings 2 of round cross-section, a closure element which is in the form of an elastic resilient sleeve 3, and a seat 4 which forms part of the inner surface of the hollow housing 1 .
  • the elastic resilient sleeve 3 is accommodated in the interior of the housing 1 and fastened therein with its upper end 5, which lies first in the direction of supply of the drilling fluid. According to an arrow A, the direction of supply of the drilling fluid is indicated.
  • the elastic resilient sleeve 3 is in the hollow housing 1 with a gap 6 with the possibility of covering the zone B of the side openings 2 of the housing 1, the part C of the housing 1, which is located below the side openings 2 of the housing 1, and Zone D of the seat 4 arranged.
  • a confuser 7 is executed in zone D of the seat 4.
  • Alloy structural steel is used as the construction material for the manufacture of individual parts of the overflow valve for the rod assembly.
  • Wear-resistant rubber is used to produce the elastic, resilient sleeve 3.
  • the spill valve overflow valve also includes a jacket 8 which is installed between the inner surface of the hollow housing 1 and the elastic resilient sleeve 3 in zone B of the side openings 2 of the housing 1, the Sheath 8 is arranged with a gap 9 with respect to the inner surface of the housing 1.
  • the jacket 8 serves to prevent the destructive effect of the liquid flow and the edges of the side openings 3 of the housing 1 on the elastic resilient sleeve 3 and thus to maintain the entirety of the elastic resilient sleeve 3 for a longer working period of the overflow valve.
  • the gap 6 and the gap 9 can have a different width.
  • the elastic resilient sleeve 3 is fastened in the hollow housing 1 with its upper end 5 by means of a bush 10. On the hollow housing 1, threads are provided at the top and bottom for connecting the overflow valve to a drill string and to bottom hole devices (the drill string and the bottom hole devices are not shown in FIG. 1).
  • the gap 9 between the casing 8 and the housing 1 is intended to enlarge the cross-sectional area of the passage for the flow of the liquid from the inner cavity of the overflow valve for the drill string and back and ensures a reduction in the hydraulic resistance of the valve against the flow of the liquid.
  • the socket 10 is used to fasten the upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 in the housing 1 in the feed direction of the drilling fluid, to produce a seal and to secure the elastic resilient sleeve 3 against wear and destruction by the moving current of the Drilling fluid.
  • the elastic resilient sleeve 3 is intended to securely cover the channel for the liquid to flow through.
  • the resilient sleeve 3 Since the resilient sleeve 3 is elastic, the small pieces of the rock drilled into the gap 6 between the housing 1 and the elastic resilient sleeve 3 are wrapped by the elastic resilient sleeve 3, which is why the tightness of the covering of the channel for the flow of the liquid is not disturbed.
  • the elastic sleeve 3 In connection with the fact that the elastic sleeve 3 is resilient, when the supply of the drilling fluid stops under pressure, the elastic resilient sleeve 3 assumes its original shape and dimensions due to the elasticity. This enables that the drilling fluid flows freely from the inner cavity of the overflow valve for the drill string into the borehole and back.
  • the seat 4, which forms part of the inner surface of the hollow housing 1, is intended for cooperation with the elastic resilient sleeve 3 and for covering the channel for the flow of liquid at the initial moment, which requires a pressure drop between the inner and the outer cavity of the overflow valve guaranteed for drill string.
  • the upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 is used for fastening the same in the housing with the aid of the bushing 10 and for producing a reliable seal which prevents the drilling fluid from flowing through the gaps between the bushing 10 and the housing 1 from the inner cavity of the overflow valve Preventing drill string into the borehole while working the bottom hole devices.
  • the gap 6 between the elastic resilient sleeve 3 and the hollow housing 1 is intended to flow through the same from the liquid from the inner cavity of the overflow valve for rod string into the borehole and back.
  • the gap 6 has a large passage cross-sectional area, which is why it has a low hydraulic resistance, which contributes to the rapid filling of the drill pipe with the liquid from the borehole and does not cause intensive increased wear on the individual parts washed by the liquid flowing through.
  • the confuser 7 is used to ensure that the overflow valve for the drill string is automatically closed and to hold it in this position during the work of the bottom hole devices, as long as the drilling fluid is supplied under pressure from the pumps.
  • a variant of the overflow valve is possible in which the lateral openings 2 1 of the housing 1 (FIG. 2) can be designed as slots. The number and size of the slots are determined by the technological conditions.
  • the hollow housing 1 serves to accommodate in it all the individual parts of the overflow valve for the rod train.
  • the side openings 2 1 of the housing 1 are intended for connecting the inner and the outer cavity of the overflow valve for the rod assembly.
  • the formation of the side openings 2 1 of the housing 1 in the form of slots allows the coarse particles of the drilled rock to be separated from the liquid entering the drill pipe overflow valve and thereby the blockage of the gap 6 between the housing 1 and the elastic one to prevent resilient sleeve 3 at work of the overflow valve for rod assembly.
  • the overflow valve includes flaps 11 which are attached to the outer surface of the elastic resilient sleeve 3 in the zone B of the side openings 21. The number of flaps 11 is equal to the number of side openings 2 1 of the housing 1.
  • overflow valve which contains a housing 1, in which side openings 2 1 are designed in the form of slots and an elastic resilient inside the housing 1 Sleeve 3 is arranged with a gap 6 and is fixed by means of its upper end 5.
  • zone B of the side openings 2 1 of the housing 1 there are flaps 11 attached to the inner surface of the sleeve 3.
  • the lower unattached end of the elastic resilient sleeve 3 has a confuser 7.
  • Fig. 4 the overflow valve for the rod train is shown in cross section along line IV - IV of Figure 1.
  • three lateral openings 2 1 (FIG. 4) of the housing 1, the casing 8 arranged in the housing 1 with a gap 9 and the elastic resilient sleeve 3 are shown.
  • Fig. 5 the overflow valve for linkage is shown in cross section along line V - V of Figure 2.
  • the lateral openings 2 1 (Fig. 5) of the housing 1 are designed as slots.
  • the flaps 11 are attached to the outer surface of the elastic resilient sleeve 3.
  • FIG. 6 shows the overflow valve for the rod train in cross section along line VI - VI of FIG. 3.
  • the side openings 2 1 are in shape formed by slits.
  • the flaps 11 are attached to the inner surface of the elastic resilient sleeve 3.
  • the flaps 11 serve to prevent destruction of the elastic resilient sleeve 3 in zone B (FIG. 3) of the lateral openings 2 1 of the housing 1 in the absence of the casing 8 (FIG. 1) between the housing 1 and the elastic resilient sleeve 3.
  • the boom valve overflow valve works as follows.
  • the overflow valve is connected on the one hand to a rod string and on the other hand to bottom hole devices, for example to a screw bottom hole drive and a chisel.
  • the drill string is installed in a borehole filled with liquid.
  • the liquid passes from the borehole into the lateral openings 2 (FIG. 1) of the housing 1, fills the gap 9, flows in the gap 6 and enters the inside of the overflow valve of the drill string by filling the drill string.
  • the flow of liquid which is directed along the generatrix of the elastic resilient sleeve 3, does not cause intensive wear of the same.
  • the drilling fluid flow expands by passing through the confuser 7, the non-fastened end of the elastic resilient sleeve 3, which covers the gap 6 in zone D of the seat 4. This creates a pressure drop inside the overflow valve of the drill pipe and in the borehole.
  • the elastic resilient sleeve 3 expands and presses against the inner surface of the housing 1 over the entire length of the overlap of the zones D, B and the part C of the housing 1.
  • the bushing 10 clamps the upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 more tightly, seals it more reliably and protects it from destruction.
  • the drill string overflow valve closes and all of the drilling fluid flow passes through the valve internal cavity to the bottom hole devices.
  • the elastic resilient sleeve 3 assumes the original shape and dimensions.
  • the gap 6 is formed again, and thus the hydraulic channel is restored, which connects the inner cavity of the overflow channel to the drill string with the borehole.
  • the boom pipe overflow valve opens.
  • the work of the valve is similar to the work of the valve provided with the jacket 8. But when the valve is closed, the elastic resilient sleeve 3 will press directly against the part C of the inner surface of the housing 1 and against the inner surface of the housing 1 in zone D, while in zone B the flaps 11 are pressed against the inner surface of the housing 1 will press, which are attached to the outer surface of the sleeve 3. If the flaps 11 (FIG. 2)
  • the side openings 21 formed as slots prevent the ingress of coarse pieces of the drilled rock in the liquid into the gap 6 when the drill string is filled with the liquid from the borehole and thereby increase the reliability of the hermetic sealing of the overflow valve of the drill string.
  • Movable components and groups are missing in this valve, ie there are no sources of increased wear and tear, and the valve can function for a long time without changing individual parts.
  • the drill string overflow valve has a substantial passage cross-sectional area of the channel for flowing the fluid from the internal cavity into the borehole and back and - for the main flow of the drilling fluid - to the bottom hole devices.
  • the hydraulic resistance of the overflow valve for the drill string is low, and consequently the wear of the individual parts is insignificant, but the operational reliability and the service life are high.
  • the invention can be used in the work of bottom hole devices, including for the assembly of drill pipes during installation and removal work, in drilling oil and gas wells by means of screw bottom hole drives and turbine drills, and in the rotary drilling method.

Abstract

A by-pass valve for a boring column comprises a hollow casing (1) with lateral openings (2), a saddle (4) constituted by the internal surface of the casing (1) and a closing element consisting of an elastic, resilient sleeve (3) secured by one of its ends in the casing (1). The sleeve (3) is mounted with a gap (6) and is provided with a confusor (7). The valve may be provided with a jacket (8) or with shutters. The absence of moving parts, better sealing of the channel for the flow of the liquid, and decreased hydraulic resistance of the valve lead to a reduced wear and destruction of its parts and increases the reliability and longevity of the valve.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung bezieht sich auf Ventileinrichtungen für Bohrlöcher und betrifft insbesondere ein Überlaufventil für Gestängestrang.The invention relates to valve devices for boreholes and in particular relates to an overflow valve for drill string.

Zugrundeliegender Stand der TechnikUnderlying state of the art

Es ist ein Überlaufventil bekannt (US, A, 3005507), das ein hohles Gehäuse mit seitlichen Öffnungen enthält, in dessen Innerem längs desselben eine abgefederte Buchse verschiebbar gelagert ist, während in der Zone der seitlichen Öffnungen eine weitere Buchse mit einem Sitz zum Zusammenwirken mit der abgefederten Buchse angeordnet und befestigt ist. Im Ausgangszustand befindet sich die abgefederte Buchse in der oberen Endstellung, die zeitlichen Öffnungen des Gehäuses, welche sich unterhalb der abgefederten Buchse befinden, sind offen und die Flüssigkeit strömt frei aus dem inneren Hohlraum des Gestängestrangs in das Bohrloch und zurück über. Beim Einbau des Gestängestrangs mit dem Überlaufventil in das mit Flüssigkeit gefüllte Bohrloch sowie beim Ausbau desselben aus dem Bohrloch wird die abgefederte Buchse durch die Elastizitätskräfte der Feder in der oberen Endstellung gehalten. Hierbei sind die seitlichen Öffnungen des Gehäuses offen, und über diese findet beim Einbau des Gestängestrangs ins Bohrloch die Füllung des inneren Hohlraumes des Gestängestrangs mit der Flüssigkeit aus dem Bohrloch statt. Beim Ausbau des Gestängestrangs erfolgt der Ablauf der Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum des Gestängestrangs ins Bohrloch.An overflow valve is known (US, A, 3005507) which contains a hollow housing with side openings, in the interior of which a spring-loaded bush is slidably mounted along the same, while in the zone of the side openings a further bush with a seat for cooperation with the sprung bush is arranged and fastened. In the initial state, the spring-loaded bush is in the upper end position, the time openings of the housing, which are located below the spring-loaded bush, are open and the liquid flows freely out of the inner cavity of the drill string into the borehole and back. When installing the rod assembly with the overflow valve in the borehole filled with liquid and when removing it from the borehole, the spring-loaded bush is held in the upper end position by the elastic forces of the spring. Here, the side openings of the housing are open, and these are used to fill the inner cavity of the drill string with the liquid from the drill hole when the drill string is installed in the drill hole. When the drill string is removed, the liquid runs out of the inner cavity of the drill string into the borehole.

Bei der Zuführung der Bohrflüssigkeit unter Druck von den Pumpen ins Innere des Gestängestrangs wird die abgefederte Buchse durch den sich bewegenden Strom der Bohrflüssigkeit in die untere Endstellung verschoben und an den Sitz der feststehenden Buchse dicht angedrückt. Auf diese Weise überdeckt die abgefederte Buchse die seitlichen Öffnungen des Gehäuses. Das Überlaufventil ist geschlossen. Beim Aufhören der Zuführung der Bohrflüssigkeit ins Innere des Gestängestrangs verschiebt sich die abgefederte Buchse unter der Wirkung der Elastizitätskraft der Feder in die obere Endstellung, wobei die seitlichen Öffnungen des Gehäuses freigegeben werden und die Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum des Gestängestrangs ins Bohrloch und zurück frei überströmt. Das Überlaufventil ist geöffnet. Während der Arbeit des Ventils verschleißen die Buchsen intensiv und nutzen sich ab, wobei die Federn altern, ihre Elastizität einbüssen, spröde werden und brechen. Ebenfalls während der Arbeit stoßen die Buchsen zusammen, was zu ihrer Zerstörung und zum Ausfall des Überlaufventils führt. Dieses Überlaufventil besitzt eine große Anzahl von Einzelteilen, die eine hohe Genauigkeit und Bearbeitungsgüte erfordern. Alles das gewährleistet keine zuverlässige Funktion und keine lange Betriebsdauer des Überlaufventils.When the drilling fluid is fed under pressure from the pumps into the interior of the drill string, the spring-loaded bush is moved into the lower end position by the moving current of the drilling fluid and is pressed tightly against the seat of the fixed bushing. In this way, the sprung bush covers the side openings of the housing. The overflow valve is closed. When the supply of the drilling fluid into the interior of the drill string stops, the spring-loaded bush moves under the action of the elastic force of the spring into the upper end position, whereby the lateral openings of the housing are released and the liquid flows freely from the inner cavity of the drill string into the borehole and back. The overflow valve is open. During the work of the valve, the bushings wear out and wear out, whereby the springs age, lose their elasticity, become brittle and break. The bushings also collide during work, which leads to their destruction and failure of the overflow valve. This overflow valve has a large number of individual parts that require a high level of accuracy and processing quality. All this does not guarantee reliable functioning and a long operating time of the overflow valve.

Bekannt ist ein Überlaufventil (FR, A, 2486996), das ein hohles Gehäuse mit seitlichen Öffnungen enthält, in dessen Innerem eine Hülse mit Öffnungen angeordnet ist. Innerhalb der Hülse befindet sich ein Sitz zum Zusammenwirken mit einem Verschlußelement, das im Inneren des hohlen Gehäuses untergebracht ist. Das Verschlußelement ist in Form eines abgefederten Stocks ausgebildet, an dessen unterem Ende eine Scheibe und eine Manschette befestigt sind.An overflow valve (FR, A, 2486996) is known which contains a hollow housing with lateral openings, in the interior of which a sleeve with openings is arranged. Within the sleeve is a seat for cooperation with a closure element which is housed inside the hollow housing. The closure element is designed in the form of a spring-loaded stick, at the lower end of which a disk and a cuff are fastened.

Im Ausgangszustand hält der abgefederte Stock die Scheibe und die Manschette in der oberen Endstellung fest. Dabei besteht zwischen der Scheibe, der Manschette und dem Sitz ein Spalt, über welchen die innerhalb des Überlaufventils befindliche Flüssigkeit frei ins Bohrloch überströmen kann. In diesem Zustand befindet sich das Überlaufventil beim Einbau des Gestängestrangs in das mit Flüssigkeit gefüllte Bohrloch und beim Ausbau desselben aus dem Bohrloch.In the initial state, the sprung stick holds the disc and the cuff in the upper end position. There is a gap between the disc, the collar and the seat, through which the liquid inside the overflow valve can flow freely into the borehole. The overflow valve is in this state when the drill string is installed in the borehole filled with liquid and when it is removed from the borehole.

Bei der Zuführung der Bohrflüssigkeit unter Druck von den Pumpen über den Gestängestrang ins Innere des Überlaufventils senkt sich der Stock unter der Wirkung des sich bewegenden Stroms der Bohrflüssigkeit ab und überdeckt den Spalt, zwischen dem Sitz und der Scheibe. Das Überlaufventil wird geschlossen. Die Bohrflüssigkeit strömt durch die Öffnungen in der Hülse zu den Bohrlochsohlenvorrichtungen. Beim Aufhören der Zuführung der Bohrflüssigkeit in das Überlaufventil führt der Stock aufgrund der Elastizitätskraft der Feder die Scheibe vom Sitz ab, und das Überlaufventil wird geöffnet. Beim bekannten Überlaufventil ist der hydraulische Widerstand des Überlaufventils groß. Unvermeidbar sind erhöhter Verschleiß und vorzeitige Brüche der Einzelteile. Alles das führt dazu, daß die Betriebssicherheit und die Lebensdauer des Überlaufventils unzureichend sind.When the drilling fluid is supplied under pressure from the pumps via the drill pipe into the interior of the overflow valve, the stick lowers under the action of the moving flow of the drilling fluid and covers the gap between the seat and the disk. The overflow valve is closed. The drilling fluid flows through the openings in the sleeve to the bottom hole devices. When the supply of the drilling fluid to the overflow valve stops, the stick removes the disk from the seat due to the elastic force of the spring, and the overflow valve is opened. In the known overflow valve the hydraulic resistance of the overflow valve is high. Increased wear and premature breakage of the individual parts are unavoidable. All of this means that the operational safety and the service life of the overflow valve are inadequate.

Es ist ein Überlaufventil für Gestängestrang bekannt (SU, A, 898028), das ein hohles Gehäuse mit seitlichen Öffnungen, einen Sitz, ein innerhalb des hohlen Gehäuses angeordnetes Verschlußelement enthält.An overflow valve for rod assembly is known (SU, A, 898028), which contains a hollow housing with side openings, a seat, and a closure element arranged inside the hollow housing.

Beim bekannten Überlaufventil für Gestängestrang ist das Verschlußelement in Form eines abgefederten Plungers ausgebildet, an dem eine Buchse mit Öffnungen und ein Teller befestigt sind. Das Gehäuse ist mit einer über dem Sitz angeordneten gestuften Fassung versehen, in dessen Innerem der Teller untergebracht ist. Im unteren Teil befindet sich der abgefederte Plunger in der oberen Endstellung. Die Öffnungen des Sitzes und der Buchse des abgefederten Plungers sind offen. Der innere Oberteil des Überlaufventils des Gestängestrangs steht mit dem Bohrloch in Verbindung. Beim Einbau des Gestängestrangs mit dem Ventil ins Bohrloch wird der Plunger in der oberen Endstellung gehalten, die Flüssigkeit aus dem Bohrloch gelangt über die seitlichen Öffnungen im Gehäuse, die Öffnungen im Sitz, in der Buchse und im Plunger sowie über den Spalt zwischen dem Teller und der gestuften Fassung in den inneren Oberteil des Überlaufventils und füllt den Gestängestrang. Beim Ausbau des Gestängestrangs aus dem Bohrloch strömt die Flüssigkeit aus dem Gestängestrang ins Bohrloch aus. Bei der Zuführung der Bohrflüssigkeit unter DrucK von den Pumpen in den Gestängestrang wird der Plunger durch den Bohrflüssigkeitsstrom in die untere Endstellung bewegt, die Öffnungen im Plunger werden freigegeben und die Bohrflüssigkeit strömt durch diese in den inneren Unterteil des Überlaufventils und weiter zu den Bohrlochsohlenvorrichtungen über. Beim Aufhören der Zuführung der Bohrflüssigkeit in den Gestängestrang wird der Plunger durch die Elastizitätskräfte der Feder in die obere Endstellung bewegt, die Öffnungen im Plunger werden geschlossen und die Öffnungen in der Buchse des Plungers und im Sitz werden freigegeben. Das Überlaufventil ist geöffnet.In the known overflow valve for rod assembly, the closure element is designed in the form of a sprung plunger, to which a bushing with openings and a plate are fastened. The housing is provided with a stepped socket arranged above the seat, inside which the plate is housed. In the lower part, the sprung plunger is in the upper end position. The openings in the seat and bushing of the sprung plunger are open. The inner upper part of the overflow valve of the drill string is connected to the borehole. When installing the rod string with the valve in the borehole, the plunger is held in the upper end position, the liquid from the borehole passes through the openings in the side of the housing, the openings in the seat, in the bushing and in the plunger, as well as through the gap between the plate and the stepped socket in the inner upper part of the overflow valve and fills the rod assembly. When the drill string is removed from the borehole, the liquid flows out of the drill string into the borehole. When the drilling fluid is fed under pressure from the pumps into the drill string, the plunger is moved into the lower end position by the drilling fluid flow, the openings in the plunger are released and the drilling fluid flows through them into the inner lower part of the overflow valve and on to the bottom hole devices. When the supply of the drilling fluid into the drill string stops, the plunger is moved into the upper end position by the elastic forces of the spring, the openings in the plunger are closed and the openings in the socket of the plunger and in the seat are released. The overflow valve is open.

Das bekannte Überlaufventil für Gestängestrang enthält eine große Anzahl von beweglichen Einzelteilen und Baugruppen, eine Feder, die unter den Bohrlochbedingungen ihre Elastizität einbüßt, spröde wird und bricht, sowie Dichtungen, die sich abnutzen.The well-known overflow valve for the drill string contains a large number of moving individual parts and assemblies, a spring that loses its elasticity under the borehole conditions, becomes brittle and breaks, and seals that wear out.

Kleine Öffnungen für das Durchströmen der Flüssigkeit sind die Quelle eines erhöhten hydraulischen Widerstandes und folglich der zusätzlichen Verluste. Der im unteren Teil abgeflanschte Plunger ist ein Hindernis für das Durchfließen des Hauptstroms der Bohrflüssigkeit, die den Bohrlochsohlenvorrichtungen zugeführt wird. Das alles führt zur verminderten Zuverlässisgkeit und Lebensdauer des Überlaufventils.Small openings for the fluid to flow through are the source of increased hydraulic resistance and consequent additional losses. The plunger flanged in the lower part is an obstacle to the flow of the main stream of drilling fluid which is supplied to the bottom hole devices. All this leads to reduced reliability and service life of the overflow valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überlaufventil für Gestängestrang mit einer solchen konstruktiven Ausführung desselben zu schaffen, die es gestatten würde, durch Eliminierung von beweglichen Einzelteilen und Baugruppen, Erhöhung der Dichtheit der Überdeckung des zum Durchströmen der Flüssigkeit bestimmten Kanals und durch Verminderung des hydraulischen Widerstandes des Überlaufventils gegen das Durchströmen der Flüssigkeit den Verschleiß und die Zerstörung seiner Einzelteile zu verringern und als Folge davon die Betriehssicherheit des Überlaufventils zu erhöhen und seine Lebensdauer zu verlängern.The invention has for its object to provide an overflow valve for drill pipe with such a constructive design of the same, which would allow by eliminating moving parts and assemblies, increasing the tightness of the coverage of the channel intended for the flow of liquid and by reducing the hydraulic Resistance of the overflow valve against the flow of the liquid to reduce the wear and the destruction of its individual parts and, as a result, to increase the safety of the overflow valve and to extend its service life.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Überlaufventil für Gestängestrang, das ein hohles Gehäuse mit seitlichen Öffnungen, einen Sitz und ein innerhalb des hohlen Gehäuses angeordnetes Verschlußelement enthält, erfindungsgemäß das Verschlußelement in Form einer elastischen federnden Hülse ausgebildet ist, die im hohlen Gehäuse mit ihrem oberen Ende, das in der Zuführungsrichtung der Bohrflüssigkeit als erstes liegt, befestigt und im Gehäuse mit einem Spalt mit Möglichkeit der Überdeckung der Zone der seitlichen Öffnungen, des unterhalb der seitlichen Öffnungen befindlichen Teils des hohlen Gehäuses und des einen Teil der Innenfläche des hohlen Gehäuses darstellenden Sitzes angeordnet ist, wobei am unteren Ende der elastischen federnden Hülse in der Zone des Sitzes ein Konfusor ausgeführt ist.The object is achieved in that in the overflow valve for rod assembly, which contains a hollow housing with side openings, a seat and a closure element arranged within the hollow housing, the closure element according to the invention is designed in the form of an elastic resilient sleeve which is in the hollow housing with its upper end, which is the first in the direction of supply of the drilling fluid, is fixed and in the housing with a gap with the possibility of covering the zone of the side openings, the part of the hollow housing located below the side openings and part of the inner surface of the hollow housing representing seat is arranged, wherein a confusor is carried out at the lower end of the elastic resilient sleeve in the zone of the seat.

Es ist zweckmaßig, daß das Überlaufventil für Gestängestrang einen Mantel enthält, der zwischen der Innenfläche des hohlen Gehäuses und der elastischen federnden Hülse in der Zone der seitlichen Öffnungen eingebaut ist, wobei der Mantel in bezug auf die Innenfläche des Gehäuses mit einem Spalt angeordnet ist.It is desirable that the drill string overflow valve include a jacket installed between the inner surface of the hollow housing and the resilient resilient sleeve in the zone of the side openings, the jacket being disposed with a gap with respect to the inner surface of the housing.

Es ist ebenfalls zweckmäßig, daß an der elastischen federnden Hülse in der Zone der seitlichen Öffnungen des hohlen Gehäuses Klappen befestigt sind.It is also appropriate that flaps are attached to the elastic resilient sleeve in the zone of the side openings of the hollow housing.

Bevorzugt werden die seitlichen Öffnungen des hohlen Gehäuses als Schlitze ausgebildet.The lateral openings of the hollow housing are preferably designed as slots.

Dieses Überlaufventil für Gestängestrang besitzt eine einfache Konstruktion, eine geringe Anzahl von Einzelteilen, eine hohe Technologiegerechtheit, einen niedrigen Herstellungsaufwand, eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer. Das Überlaufventil für Gestängestrang hat einen geringen hydraulischen Widerstand dank der Vergrößerung der Durchgangsquerschnittsfläche des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit und weist eine hohe Durchsatzfähigkeit auf. Eine hohe Dichtheit der Überdeckung des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit, welche dank der zuverlässigen Abdichtung zustandekommt, schließt den Durchlauf von unproduktiven Bohrflüssigkeitsströmen und die damit zusammenhängenden vorzeitigen Zerstörungen der Einzelteile aus.This overflow valve for the drill pipe has a simple construction, a small number of individual parts, a high level of technology, a low manufacturing cost, a high level of operational reliability and a long service life. The boom valve overflow valve has low hydraulic resistance thanks to the enlargement of the flow cross-sectional area of the channel for the flow of liquid and has a high throughput capacity. A high level of tightness of the covering of the channel for the flow of liquid, which is achieved thanks to the reliable seal, precludes the passage of unproductive drilling liquid flows and the associated premature destruction of the individual parts.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im folgenden wird die Erfindung durch konkrete Ausführungsbeispiele und anhand von Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt:

  • Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Überlaufventils für Gestängestrang, teilweiser Längsschnitt;
  • Fig. 2 eine Gesamtansicht des Überlaufventils für Gestängestrang mit als Schlitze ausgebildeten seitlichen Öffnungen des Gehäuses, teilweiser Längsschnitt;
  • Fig. 3 eine Gesamtansicht des Überlaufventils für Gestängestrang mit an der Innenfläche der elastischen federnden Hülse befestigten Klappen, teilweiser Längsschnitt;
  • Fig. 4 das Überlaufventil für Gestängestrang, Querschnitt nach Linie IV - IV der Fig. 1;
  • Fig. 5 das Überlaufventil für Gestängestrang, Querschnitt nach Linie V - V der Fig. 2;
  • Fig. 6 das Überlaufventil für Gestängestrang, Querschnitt nach Linie VI - VI der Fig. 3.
The invention is explained below by means of specific exemplary embodiments and with reference to drawings in which it shows:
  • Figure 1 is an overall view of the overflow valve for rod assembly according to the invention, partial longitudinal section.
  • Figure 2 is an overall view of the overflow valve for rod assembly with side openings of the housing formed as slots, partial longitudinal section.
  • Figure 3 is an overall view of the overflow valve for rod assembly with flaps attached to the inner surface of the elastic resilient sleeve, partial longitudinal section;
  • 4 shows the overflow valve for the rod train, cross section along line IV-IV of FIG. 1;
  • 5 shows the overflow valve for the rod train, cross section along line V - V of FIG. 2;
  • 6 shows the overflow valve for the rod train, cross section along line VI - VI of FIG. 3.

Beste Ausführungsform der ErfindungBest embodiment of the invention

Das Überlaufventil für Gestängestrang enthält ein hohles Gehäuse 1 (Fig. 1) mit seitlichen Öffnungen 2 runden Querschnitts, ein Verschlußelement, das in Form einer elastischen federnden Hülse 3 ausgebildet ist, und einen Sitz 4, der einen Teil der Innenfläche des hohlen Gehäuses 1 darstellt. Die elastische federnde Hülse 3 ist im Inneren des Gehäuses 1 untergebracht und darin mit ihrem oberen Ende 5, das in der Zuführungsrichtung der Bohrflüssigkeit als erstes liegt, befestigt. Gemäß einem Pfeil A ist die Zuführungsrichtung der Bohrflüssigkeit angedeutet.The rod overflow valve includes a hollow housing 1 (Fig. 1) with side openings 2 of round cross-section, a closure element which is in the form of an elastic resilient sleeve 3, and a seat 4 which forms part of the inner surface of the hollow housing 1 . The elastic resilient sleeve 3 is accommodated in the interior of the housing 1 and fastened therein with its upper end 5, which lies first in the direction of supply of the drilling fluid. According to an arrow A, the direction of supply of the drilling fluid is indicated.

Die elastische federnde Hülse 3 ist im hohlen Gehäuse 1 mit einem Spalt 6 mit Möglichkeit der Überdeckung der Zone B der seitlichen Öffnungen 2 des Gehäuses 1, des Teils C des Gehäuses 1, welcher sich unterhalb der seitlichen Öffnungen 2 des Gehäuses 1 befindet, und der Zone D des Sitzes 4 angeordnet. An dem unteren Ende der elastischen federnden Hülse 3 ist in der Zone D des Sitzes 4 ein Konfusor 7 ausgeführt.The elastic resilient sleeve 3 is in the hollow housing 1 with a gap 6 with the possibility of covering the zone B of the side openings 2 of the housing 1, the part C of the housing 1, which is located below the side openings 2 of the housing 1, and Zone D of the seat 4 arranged. At the lower end of the elastic resilient sleeve 3, a confuser 7 is executed in zone D of the seat 4.

Als Konstruktionswerkstoff zur Herstellung von Einzelteilen des Überlaufventils für Gestängestrang wird legierter Baustahl verwendet. Zur Herstellung der elastischen federnden Hülse 3 kommt verschleißfester Gummi zur Verwendung.Alloy structural steel is used as the construction material for the manufacture of individual parts of the overflow valve for the rod assembly. Wear-resistant rubber is used to produce the elastic, resilient sleeve 3.

Das Überlaufventil für Gestängestrang enthält auch einen Mantel 8, der zwischen der Innenfläche des hohlen Gehäuses 1 und der elastischen federnden Hülse 3 in der Zone B der seitlichen Öffnungen 2 des Gehäuses 1 eingebaut ist, wobei der Mantel 8 in bezug auf die Innenfläche des Gehäuses 1 mit einem Spalt 9 angeordnet ist.The spill valve overflow valve also includes a jacket 8 which is installed between the inner surface of the hollow housing 1 and the elastic resilient sleeve 3 in zone B of the side openings 2 of the housing 1, the Sheath 8 is arranged with a gap 9 with respect to the inner surface of the housing 1.

Der Mantel 8 dient zur Verhinderung der zerstörenden Einwirkung des Flüssigkeitsstromes sowie der Kanten der seitlichen Öffnungen 3 des Gehäuses 1 auf die elastische federnde Hülse 3 und somit zur Beibehaltung der Ganzheit der elastischen federnden Hülse 3 für eine längere Arbeitsperiode des Überlaufventils. Der Spalt 6 und der Spalt 9 können eine verschiedene Weite haben. Die elastische federnde Hülse 3 ist im hohlen Gehäuse 1 mit ihrem oberen Ende 5 mit Hilfe einer Buchse 10 befestigt. An dem hohlen Gehäuse 1 sind oben und unten Gewinde zum Anschließen des Überlaufventils an einen Gestängestrang und an Bohrlochsohlenvorrichtungen ausgeführt (in Fig. 1 sind der Gestängestrang und die Bohrlochsohlenvorrichtungen nicht gezeigt). Der Spalt 9 zwischen dem Mantel 8 und dem Gehäuse 1 ist zur Vergrößerung der Durchgangsquerschnittsfläche des Kanals zum Durchstromen der Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum des Überlaufventils für Gestängestrang ins Bohrloch und zurück bestimmt und gewährleistet eine Verminderung des hydraulischen Widerstandes des Ventils gegen das Durchströmen der Flüssigkeit. Die Buchse 10 dient zur Befestigung des oberen, in der Zuführungsrichtung der Bohrflüssigkeit als erstes liegenden Endes 5 der elastischen federnden Hülse 3 im Gehäuse 1, zur Erzeugung einer Abdichtung sowie zur Sicherung der elastischen federnden Hülse 3 gegen Abnutzung und Zerstörung durch den sich bewegenden Strom der Bohrflüssigkeit. Die elastische federnde Hülse 3 ist zur sicheren Überdeckung des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit bestimmt. Da die federnde Hülse 3 elastisch ist, so werden die in den Spalt 6 zwischen dem Gehäuse 1 und der elastischen federnden Hülse 3 gelangten kleinen Stücke des losgebohrten Gesteins von der elastischen federnden Hülse 3 umschlungen, weshalb die Dichtheit der Überdeckung des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit nicht gestört wird. Im Zusammenhang damit, daß die elastische Hülse 3 federnd ist, nimmt beim Aufhören der Zuführung der Bohrflüssigkeit unter Druck die elastische federnde Hülse 3 aufgrund der Elastizitäts- ihre ursprüngliche Form und Abmessungen an. Dies ermöglicht es, daß die Bohrflüssigkeit aus dem inneren Hohlraum des Überlaufventils für Gestängestrang ins Bohrloch und zurück frei überströmt. Der Sitz 4, der einen Teil der Innenfläche des hohlen Gehäuses 1 darstellt, ist zur Zusammenwirkung mit der elastischen federnden Hülse 3 und zur Überdeckung des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit im Anfangsmoment bestimmt, was ein erforderliches Druckgefälle zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlraum des Überlaufventils für Gestängestrang gewährleistet. Das obere Ende 5 der elastischen federnden Hülse 3 dient zur Befestigung derselben im Gehäuse mit Hilfe der Buchse 10 und zur Erzeugung einer zuverlässigen Abdichtung, welche das Durchströmen der Bohrflüssigkeit durch die Spalte zwischen der Buchse 10 und dem Gehäuse 1 aus dem inneren Hohlraum des Überlaufventils für Gestängestrang ins Bohrloch bei der Arbeit der Bohrlochsohlenvorrichtungen verhindert.The jacket 8 serves to prevent the destructive effect of the liquid flow and the edges of the side openings 3 of the housing 1 on the elastic resilient sleeve 3 and thus to maintain the entirety of the elastic resilient sleeve 3 for a longer working period of the overflow valve. The gap 6 and the gap 9 can have a different width. The elastic resilient sleeve 3 is fastened in the hollow housing 1 with its upper end 5 by means of a bush 10. On the hollow housing 1, threads are provided at the top and bottom for connecting the overflow valve to a drill string and to bottom hole devices (the drill string and the bottom hole devices are not shown in FIG. 1). The gap 9 between the casing 8 and the housing 1 is intended to enlarge the cross-sectional area of the passage for the flow of the liquid from the inner cavity of the overflow valve for the drill string and back and ensures a reduction in the hydraulic resistance of the valve against the flow of the liquid. The socket 10 is used to fasten the upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 in the housing 1 in the feed direction of the drilling fluid, to produce a seal and to secure the elastic resilient sleeve 3 against wear and destruction by the moving current of the Drilling fluid. The elastic resilient sleeve 3 is intended to securely cover the channel for the liquid to flow through. Since the resilient sleeve 3 is elastic, the small pieces of the rock drilled into the gap 6 between the housing 1 and the elastic resilient sleeve 3 are wrapped by the elastic resilient sleeve 3, which is why the tightness of the covering of the channel for the flow of the liquid is not disturbed. In connection with the fact that the elastic sleeve 3 is resilient, when the supply of the drilling fluid stops under pressure, the elastic resilient sleeve 3 assumes its original shape and dimensions due to the elasticity. This enables that the drilling fluid flows freely from the inner cavity of the overflow valve for the drill string into the borehole and back. The seat 4, which forms part of the inner surface of the hollow housing 1, is intended for cooperation with the elastic resilient sleeve 3 and for covering the channel for the flow of liquid at the initial moment, which requires a pressure drop between the inner and the outer cavity of the overflow valve guaranteed for drill string. The upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 is used for fastening the same in the housing with the aid of the bushing 10 and for producing a reliable seal which prevents the drilling fluid from flowing through the gaps between the bushing 10 and the housing 1 from the inner cavity of the overflow valve Preventing drill string into the borehole while working the bottom hole devices.

Der Spalt 6 zwischen der elastischen federnden Hülse 3 und dem hohlen Gehäuse 1 ist zum Durchströmen durch denselben der Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum des Überlaufventils für Gestängestrang ins Bohrloch und zurück bestimmt. Der Spalt 6 weist eine große Durchgangsquerschnittsfläche auf, weshalb er einen geringen hydraulischen Widerstand hat, der zum schnellen Ausfüllen des Bohrgestänges mit der Flüssigkeit aus dem Bohrloch beiträgt und keinen intensiven erhöhten Verschleiß der von der durchströmenden Flüssigkeit umspülten Einzelteile hervorruft.The gap 6 between the elastic resilient sleeve 3 and the hollow housing 1 is intended to flow through the same from the liquid from the inner cavity of the overflow valve for rod string into the borehole and back. The gap 6 has a large passage cross-sectional area, which is why it has a low hydraulic resistance, which contributes to the rapid filling of the drill pipe with the liquid from the borehole and does not cause intensive increased wear on the individual parts washed by the liquid flowing through.

Der am unteren nicht befestigten Ende der elastischen federnden Hülse 3 ausgeführte Konfusor 7 dient zur Gewährleistung eines selbsttätigen Schließens des Überlaufventils für Gestängestrang und zum Halten desselben in dieser Lage bei der Arbeit der Bohrlochsohlenvorrichtungen, solange die Zuführung der Bohrflüssigkeit unter Druck von den Pumpen erfolgt. Möglich ist eine Ausführungsvariante des Überlaufventils, bei welcher die seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1 (Fig.2) als Schlitze ausgebildet sein können. Die Anzahl und die Größe der Schlitze werden durch die technologischen Bedingungen bestimmt. Das hohle Gehäuse 1 dient zur Unterbringung in ihm sämtlicher Einzelteile des Überlaufventils für Gestängestrang.The at the lower, unattached end of the elastic, resilient sleeve 3, the confuser 7 is used to ensure that the overflow valve for the drill string is automatically closed and to hold it in this position during the work of the bottom hole devices, as long as the drilling fluid is supplied under pressure from the pumps. A variant of the overflow valve is possible in which the lateral openings 2 1 of the housing 1 (FIG. 2) can be designed as slots. The number and size of the slots are determined by the technological conditions. The hollow housing 1 serves to accommodate in it all the individual parts of the overflow valve for the rod train.

Die seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1 sind zur Verbindung des inneren und des äußeren Hohlraumes des Überlaufventils für Gestängestrang miteinander bestimmt. Die Ausbildung der seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1 in Form von Schlitzen gestattet es, die groben Teilchen des losgebohrten Gesteins von der in das Überlaufventil für Gestängestrang aus dem Bohrloch gelangenden Flüssigkeit zu trennen und dadurch die Verstopfung des Spaltes 6 zwischen dem Gehäuse 1 und der elastischen federnden Hülse 3 bei der Arbeit des Überlaufventils für Gestängestrang zu verhindern. Des weiteren enthält das Überlaufventil Klappen 11, die an der Außenfläche der elastischen federnden Hülse 3 in der Zone B der seitlichen Öffnungen 2¹ befestigt sind. Die Anzahl der Klappen 11 ist gleich der Zahl der seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1. Möglich ist noch eine Ausführungsvariante des Überlaufventils, das ein Gehäuse 1 enthält, in welchem seitliche Öffnungen 2¹ in Form von Schlitzen ausgeführt sind und innernalb des Gehäuses 1 eine elastische federnde Hülse 3 mit einem Spalt 6 angeordnet und mittels ihres oberen Endes 5 befestigt ist. In der Zone B der seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1 sind an der Innenfläche der Hülse 3 befestigte Klappen 11 vorhanden. Das untere nicht befestigte Ende der elastischen federnden Hülse 3 weist einen Konfusor 7 auf.The side openings 2 1 of the housing 1 are intended for connecting the inner and the outer cavity of the overflow valve for the rod assembly. The formation of the side openings 2 1 of the housing 1 in the form of slots allows the coarse particles of the drilled rock to be separated from the liquid entering the drill pipe overflow valve and thereby the blockage of the gap 6 between the housing 1 and the elastic one to prevent resilient sleeve 3 at work of the overflow valve for rod assembly. Furthermore, the overflow valve includes flaps 11 which are attached to the outer surface of the elastic resilient sleeve 3 in the zone B of the side openings 21. The number of flaps 11 is equal to the number of side openings 2 1 of the housing 1. Another embodiment of the overflow valve is possible, which contains a housing 1, in which side openings 2 1 are designed in the form of slots and an elastic resilient inside the housing 1 Sleeve 3 is arranged with a gap 6 and is fixed by means of its upper end 5. In zone B of the side openings 2 1 of the housing 1 there are flaps 11 attached to the inner surface of the sleeve 3. The lower unattached end of the elastic resilient sleeve 3 has a confuser 7.

In Fig` 4 ist das Überlaufventil für Gestängestrang im Querschnitt nach Linie IV - IV der Figur 1 dargestellt. In der Figur sind drei seitliche Öffnungen 2¹ (Fig. 4) des Gehäuses 1, der im Gehäuse 1 mit einem Spalt 9 angeordnete Mantel 8 und die elastische federnde Hülse 3 gezeigt.In Fig. 4, the overflow valve for the rod train is shown in cross section along line IV - IV of Figure 1. In the figure, three lateral openings 2 1 (FIG. 4) of the housing 1, the casing 8 arranged in the housing 1 with a gap 9 and the elastic resilient sleeve 3 are shown.

In Fig. 5 ist das Überlaufventil für Gestängestrang im Querschnitt nach Linie V - V der Figur 2 dargestellt. Die seitlichen Öffnungen 2¹ (Fig. 5) des Gehäuses 1 sind als Schlitze ausgebildet. Die Klappen 11 sind an der Außenfläche der elastischen federnden Hülse 3 befestigt.In Fig. 5, the overflow valve for linkage is shown in cross section along line V - V of Figure 2. The lateral openings 2 1 (Fig. 5) of the housing 1 are designed as slots. The flaps 11 are attached to the outer surface of the elastic resilient sleeve 3.

In Fig. 6 ist das Überlaufventil für Gestängestrang im Querschnitt nach Linie VI - VI der Figur 3 dargestellt. Im Gehäuse 1 (Fig. 6) sind die seitlichen Öffnungen 2¹ in Form von Schlitzen ausgebildet. Die Klappen 11 sind an der Innenfläche der elastischen federnden Hülse 3 befestigt. Die Klappen 11 dienen zur Verhinderung einer Zerstörung der elastischen federnden Hülse 3 in der Zone B (Fig. 3) der seitlichen Öffnungen 2¹ des Gehäuses 1 beim Fehlen des Mantels 8 (Fig.1) zwischen dem Gehäuse 1 und der elastischen federnden Hülse 3.FIG. 6 shows the overflow valve for the rod train in cross section along line VI - VI of FIG. 3. In the housing 1 (Fig. 6), the side openings 2 1 are in shape formed by slits. The flaps 11 are attached to the inner surface of the elastic resilient sleeve 3. The flaps 11 serve to prevent destruction of the elastic resilient sleeve 3 in zone B (FIG. 3) of the lateral openings 2 1 of the housing 1 in the absence of the casing 8 (FIG. 1) between the housing 1 and the elastic resilient sleeve 3.

Das Überlaufventil für Gestängestrang arbeitet folgendermaßen.The boom valve overflow valve works as follows.

Das Überlaufventil schließt man einerseits an einen Gestängestrang und andererseits an Bohrlochsohlenvorrichtungen, beispielsweise an einen Schrauben-Bohrlochsohlenantrieb und einen Meißel an.The overflow valve is connected on the one hand to a rod string and on the other hand to bottom hole devices, for example to a screw bottom hole drive and a chisel.

Man baut den Gestängestrang in ein mit Flüssigkeit gefülltes Bohrloch ein. Die Flüssigkeit gelangt aus dem Bohrloch in die seitlichen Öffnungen 2 (Fig. 1) des Gehäuses 1, füllt den Spalt 9 aus, strömt im Spalt 6 und gelangt ins Innere des Überlaufventils des Gestängestrangs, indem sie den Gestängestrang füllt. Der Flüssigkeitsstrom, der längs der Erzeugenden der elastischen federnden Hülse 3 gerichtet ist, ruft keinen intensiven Verschleiß derselben hervor. Bei der Einschaltung der Pumpen und Zuführung der Bohrflüssigkeit ins Innere des Gestängestrangs in Pfeilrichtung A erweitert der Bohrflüssigkeitsstrom, indem er den Konfusor 7 passiert, das nicht befestigte Ende der elastischen federnden Hülse 3, welche den Spalt 6 in der Zone D des Sitzes 4 überdeckt. Hierbei entsteht ein Druckgefälle im Inneren des Überlaufventils des Gestängestrangs und im Bohrloch. Die elastische federnde Hülse 3 weitet sich aus und drückt sich an die Innenfläche des Gehäuses 1 auf der ganzen Länge der Überdeckung der Zonen D, B und des Teils C des Gehäuses 1 an.The drill string is installed in a borehole filled with liquid. The liquid passes from the borehole into the lateral openings 2 (FIG. 1) of the housing 1, fills the gap 9, flows in the gap 6 and enters the inside of the overflow valve of the drill string by filling the drill string. The flow of liquid, which is directed along the generatrix of the elastic resilient sleeve 3, does not cause intensive wear of the same. When the pumps are switched on and the drilling fluid is fed into the interior of the drill string in the direction of arrow A, the drilling fluid flow expands by passing through the confuser 7, the non-fastened end of the elastic resilient sleeve 3, which covers the gap 6 in zone D of the seat 4. This creates a pressure drop inside the overflow valve of the drill pipe and in the borehole. The elastic resilient sleeve 3 expands and presses against the inner surface of the housing 1 over the entire length of the overlap of the zones D, B and the part C of the housing 1.

Dank dem sich bewegenden Bohrflüssigkeitsstrom spannt die Buchse 10 das obere Ende 5 der elastischen federnden Hülse 3 stärker ein, dichtet es zuverlässiger ab und sichert es vor Zerstörung. Das Überlaufventil des Gestängestrangs schließt sich, und der ganze Bohrflüssigkeitsstrom gelangt über den inneren Hohlraum des Ventils zu den Bohrlochsohlenvorrichtungen.Thanks to the moving drilling fluid flow, the bushing 10 clamps the upper end 5 of the elastic resilient sleeve 3 more tightly, seals it more reliably and protects it from destruction. The drill string overflow valve closes and all of the drilling fluid flow passes through the valve internal cavity to the bottom hole devices.

Beim Abschalten der Pumpen und Aufhöhren der Zuführung der Bohrflüssigkeit in den Gestängestrang gleicht sich der Druck im Inneren des Gestängestrangs und im Bohrloch aus. Aufgrund der Elastizitätskräfte nimmt die elastische federnde Hülse 3 die ursprüngliche Form und die ursprünglichen Abmessungen an. Erneut bildet sich der Spalt 6, und somit wird der hydraulische Kanal wiederhergestellt, welcher den inneren Hohlraum des Überlaufkanals dem Gestängestrangs mit dem Bohrloch verbindet. Das Überlaufventil des Gestängestrangs öffnet sich. Beim Ausbau des Gestängestrangs aus dem Bohrloch wird der Flüssigkeitsstand in ihm höher, und infolge der Differenz der Höhenstände wird die Flüssigkeit aus dem Gestängestrang über den Spalt 6, den Spalt 9, die seitlichen Öffnungen 2 im Gehäuse 1 des Überlaufventils des Gestängestrangs frei in das Bohrloch gelangen.When switching off the pumps and stopping the feed the drilling fluid in the drill string balances the pressure inside the drill string and in the borehole. Due to the elastic forces, the elastic resilient sleeve 3 assumes the original shape and dimensions. The gap 6 is formed again, and thus the hydraulic channel is restored, which connects the inner cavity of the overflow channel to the drill string with the borehole. The boom pipe overflow valve opens. When the drill string is removed from the borehole, the liquid level in it becomes higher, and as a result of the difference in the height levels, the liquid from the drill string is released into the borehole via the gap 6, the gap 9, the lateral openings 2 in the housing 1 of the overflow valve of the drill string reach.

Bei der Ausrüstung des Überlaufventils mit den Klappen 11 (Fig. 2) ist die Arbeit des Ventils ähnlich der Arbeit des mit dem Mantel 8 versehenen Ventils. Aber beim Schließen des Ventils wird sich die elastische federnde Hülse 3 unmittelbar an den Teil C der Innenfläche des Gehäuses 1 und an die Innenfläche des Gehäuses 1 in der Zone D andrücken, während in der Zone B an die Innenfläche des Gehäuses 1 sich die Klappen 11 andrücken werden, welche an der Außenfläche der Hülse 3 befestigt sind. Falls die Klappen 11 (Fig. 3) an der Innenfläche der Hülse 3 befestigt sind, so drückt sich in der Zone B an die Innenfläche des Gehäuses 1 die Hülse 3 mit an derselben befestigten Klappen 11 an, welche Hülse das Durchströmen der Bohrflüssigkeit aus dem inneren Hohlraum in das Bohrloch ausschließt und eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.When the overflow valve is equipped with the flaps 11 (FIG. 2), the work of the valve is similar to the work of the valve provided with the jacket 8. But when the valve is closed, the elastic resilient sleeve 3 will press directly against the part C of the inner surface of the housing 1 and against the inner surface of the housing 1 in zone D, while in zone B the flaps 11 are pressed against the inner surface of the housing 1 will press, which are attached to the outer surface of the sleeve 3. If the flaps 11 (FIG. 3) are fastened to the inner surface of the sleeve 3, then in zone B the sleeve 3 presses against the inner surface of the housing 1 with flaps 11 fastened thereon, which sleeve prevents the drilling fluid from flowing through excludes internal cavity in the borehole and ensures a reliable seal.

Die als Schlitze ausgebildeten seitlichen Öffnungen 2¹ verhindern das Eindringen von in der Flüssigkeit befindlichen groben Stücken des losgebohrten Gesteins in den Spalt 6 bei der Füllung des Gestängestrangs mit der Flüssigkeit aus dem Bohrloch und erhöhen dadurch die Zuverlässigkeit der hermetischen Abdichtung des Überlaufventils des Gestängestrangs.The side openings 21 formed as slots prevent the ingress of coarse pieces of the drilled rock in the liquid into the gap 6 when the drill string is filled with the liquid from the borehole and thereby increase the reliability of the hermetic sealing of the overflow valve of the drill string.

In diesem Ventil fehlen bewegliche Bauteile und - gruppen, d.h., es fehlen die Quellen einer erhöhten Abnutzung und des Verschleißes, und das Ventil kann eine lange Zeit ohne Auswechselung von Einzelteilen funktionieren.Movable components and groups are missing in this valve, ie there are no sources of increased wear and tear, and the valve can function for a long time without changing individual parts.

Die Dichtheit das Überlaufventils des Gestängestrangs kommt dank der elastischen federnden Hülse 3 zustande. Es wird das Durchströmen der die Einzelteile zerstörenden Flüssigkeit in das geschlossene Überlaufventil des Gestängestrangs verhindert.The tightness of the overflow valve of the rod assembly is achieved thanks to the elastic, resilient sleeve 3. The flow of the liquid destroying the individual parts into the closed overflow valve of the rod assembly is prevented.

Das Überlaufventil für Gestängestrang besitzt eine beträchtliche Durchgangsquerschnittsfläche des Kanals zum Durchströmen der Flüssigkeit aus dem inneren Hohlraum ins Bohrloch und zurück und - für den Hauptstrom der Bohrflüssigkeit - - zu den Bohrlochsohlenvorrichtungen. Dadurch ist der hydraulische Widerstand des Überlaufventils für Gestängesstrang gering, und folglich ist der Verschleiß der Einzelteile unbedeutend, die Betriebssicherheit und die Lebensdauer sind aber hoch.The drill string overflow valve has a substantial passage cross-sectional area of the channel for flowing the fluid from the internal cavity into the borehole and back and - for the main flow of the drilling fluid - to the bottom hole devices. As a result, the hydraulic resistance of the overflow valve for the drill string is low, and consequently the wear of the individual parts is insignificant, but the operational reliability and the service life are high.

Gewerbliche VerwertbarkeitCommercial usability

Die Erfindung kann bei der Arbeit von Bohrlochsohlenvorrichtungen, darunter zur Bestückung von Gestängesträngen bei Ein- und Ausbauarbeiten, beim Bohren von Erdöl- und Erdgasbohrlöchern mittels Schrauben-Bohrlochsohlenantrieben und Turbinenbohrern sowie beim Rotarybohrverfahren angewendet werden.The invention can be used in the work of bottom hole devices, including for the assembly of drill pipes during installation and removal work, in drilling oil and gas wells by means of screw bottom hole drives and turbine drills, and in the rotary drilling method.

Claims (4)

Überlaufventil für Gestängestrang, das ein hohles Gehäuse (1) mit seitlichen Öffnungen (2), einen Sitz (4) und ein innerhalb des hohlen Gehäuses (1) angeordnetes Verschlußelement enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement in Form einer elastischen federnden Hülse (3) ausgebildet ist, die im hohlen Gehäuse (1) mit ihrem oberen Ende (5), das in der Zuführungsrichtung der Bohrflüssigkeit als erstes liegt, befestigt und im Gehäuse mit einem Spalt (6) mit Möglichkeit der Überdeckung der Zone (B) der seitlichen Öffnungen (2), des unterhalb der seitlichen Öffnungen (2) befindlichen Teils(C) des hohlen Gehäuses (1) und das einen Teil der Innenfläche des hohlen Gehäuses (1) darstellenden Sitzes (4) angeordnet ist, wobei am unteren Ende der elastischen federnden Hülse (3) in der Zone (D) des Sitzes (4) ein Konfusor (7) ausgeführt ist.Overflow valve for rod assembly, which contains a hollow housing (1) with lateral openings (2), a seat (4) and a closure element arranged within the hollow housing (1), characterized in that the closure element is in the form of an elastic, resilient sleeve (3 ) is formed, which is fixed in the hollow housing (1) with its upper end (5), which is the first in the feed direction of the drilling fluid, and in the housing with a gap (6) with the possibility of overlapping the zone (B) of the side Openings (2), the part (C) of the hollow housing (1) located below the side openings (2) and the part (4) which forms part of the inner surface of the hollow housing (1), the elastic end being located at the lower end resilient sleeve (3) in the zone (D) of the seat (4) a confuser (7) is executed. Überlaufventil für Gestängestrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Mantel (8) enthält, der zwischen der Innenfläche des hohlen Gehäuses (1) und der elastischen federnden Hülse (3) in der Zone (B) der seitlichen Öffnungen (2) eingebaut ist, wobei der Mantel (8) in bezug auf die Innenfläche des hohlen Gehäuses (1) mit einem Spalt (9) angeordnet ist.Overflow valve for rod assembly according to claim 1, characterized in that it contains a jacket (8) which is installed between the inner surface of the hollow housing (1) and the elastic resilient sleeve (3) in the zone (B) of the side openings (2) wherein the jacket (8) is arranged with a gap (9) with respect to the inner surface of the hollow housing (1). Überlaufventil für Gestängestrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der elastischen federnden Hülse (3) in der Zone (B) der seitlichen Öffnungen (2) des hohlen Gehäuses (1) Klappen (11) befestigt sind.Overflow valve for rod assembly according to claim 1, characterized in that flaps (11) are fastened to the elastic resilient sleeve (3) in the zone (B) of the lateral openings (2) of the hollow housing (1). Überlaufventil für Gestängestrang nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Öffnungen (2¹) des hohlen Gehäuses (1) in Form von Schlitzen ausgebildet sind.Overflow valve for rod assembly according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the lateral openings (2¹) of the hollow housing (1) are designed in the form of slots.
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