КЛАПАН ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА Российский патент 2003 года по МПК F04B53/10 F04B47/00 

Изобретение относится к скважинным штанговым насосам для эксплуатации нефтяных скважин.

Известно применение в штанговых насосах грузовых клапанов: шариковых и тарельчатых. Так, например, известен грузовой шариковый клапан, содержащий шарик, взаимодействующий с седлом. (см. RU 2169291 С1, кл. F 04 B 47/00, 20.06.2001)
Недостатком известных клапанов является то, что они работают только в вертикальном положении. Плохо работают при наклонах (стандартные шариковые клапаны ШГН могут работать при отклонении от вертикали до 42^o), плохо работают в вязких жидкостях (запаздывают), при большой массе разбивают седла. Кроме этого, они много занимают места (мертвое пространство) в рабочей камере ШГН, что отрицательно сказывается на работе ШГН, перекачивающих жидкость с газом.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является пружинный клапан - клапан штангового глубинного насоса, содержащий корпус с установленным в нем седлом, взаимодействующую с седлом тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке корпуса с периферийными отверстиями для прохода жидкости, и пружину сжатия, поджимающую тарель в сторону седла. (см. RU 2180709 С1, кл. F 04 В 53/10, 20.03.2002)
Известное устройство хоть и лишено указанных недостатков: оно работает при любых наклонах и с жидкостью любой вязкости. Однако в насосах ШГН пружины плохо работают из-за коррозии (наличие сероводорода), они быстро ломаются из-за наводораживания стали, контролировать их работу невозможно. Поломка пружин приводит к большим потерям, останавливаются скважины, подъем насоса для замены очень дорого стоит.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков с одновременным увеличением надежности работы ШГН.

Технический результат изобретения достигается тем, что в клапане штангового глубинного насоса, содержащем корпус с установленным в нем седлом, взаимодействующую с седлом тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке корпуса с периферийными отверстиями для прохода жидкости, и пружину сжатия, поджимающую тарель в сторону седла, между перегородкой и пружиной установлен подвижный груз. При этом подвижный груз может быть выполнен в виде перевернутого стакана, причем пружина размещена в его внутренней полости.

Поломка пружины, установленной в стакане, не приведет к остановке насоса. Клапан будет продолжать работу, но уже как грузовой, а не пружинный. Эффективность работы снизится, но насос не остановится. Поломанная пружина останется в замкнутом пространстве в стакане и не будет мешать работать грузовому клапану.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен предложенный клапан штангового глубинного насоса (ШГН) в закрытом положении по 1-му варианту исполнения; на фиг.2 - клапан ШГН по 2-му варианту; на фиг.3 - клапан ШГН по 3-му варианту; на фиг.4 - то же, что и на фиг.3, в случае, когда пружина разрушена.

Клапан штангового глубинного насоса во всех вариантах исполнения содержит корпус 1 с установленным в нем седлом 2, взаимодействующую с седлом тарель 3 со штоком 4. Шток проходит через направляющую 5, выполненную в перегородке 6 корпуса 1 с периферийными отверстиями 7 для прохода жидкости. Тарель 3 поджата к седлу 2 пружиной сжатия 8. Между перегородкой 6 и пружиной 8 установлен подвижный груз 9. Подвижный груз выполнен в виде перевернутого стакана, во внутренней полости 10 которого размещена пружина 8. В корпусе 1 закреплено седло 2 с помощью пробки-втулки 11.

В клапане по 1-му варианту выполнения (фиг.1) шток 4 направлен вверх и расположен над седлом 2, при этом пружина 8, размещенная на штоке 4, работает, прижимая вниз тарель 3, а вверх - подвижный груз 9. В этом случае подвижный груз 9 поджат к направляющей 5, а тарель 3 прижимается к седлу 2. Клапан закрыт.

По 2-му варианту (фиг.2) шток 4 направлен вниз и проходит через седло 2, при этом размещенная на штоке 4 пружина 8 работает, прижимая вверх подвижный груз 9 к направляющей 5, а тарель 3 - вниз к седлу 2 через закрепленную на конце штока 4 опору 12.

По 3-му варианту (фиг.3 и 4) шток 4 направлен вниз и проходит через седло 2, а подвижный груз 9 расположен над седлом и снабжен дополнительным штоком 13, направленным вверх и проходящим через дополнительную направляющую 14, расположенную в дополнительной перегородке 15 корпуса 1.

Клапан по 1-му варианту может быть использован в качестве напорного клапана, если в жидкости есть газ. Клапан по 2-му варианту может быть использован в качестве всасывающего клапана, если в жидкости есть газ. Клапан по 3-му варианту пригоден там, где в жидкости нет газа. Однако клапаны по 1-му, 2-му и 3-му вариантам могут работать как напорные, так и всасывающие там, где в жидкости нет газа.

Принцип работы клапан ШГН остается прежним, то есть при ходе поршня насоса вверх за счет перепада давления тарель 3 поднимается и пропускает жидкость в насос, а при ходе поршня вниз под действием веса клапана и/или усилия пружины 8 тарель 3 садится на седло 2 и герметизирует рабочую полость насоса.

На фиг.3 клапан изображен в случае, когда пружина 8 работает и поджимает тарель 3 к седлу 2, а подвижный груз 9 - к направляющей 14. В этом случае клапан ШГН работает как обычный пружинный. При этом подвижный груз 9 не будет разбивать седло 2.

На фиг. 4 клапан изображен, когда пружина 8 разрушена. В этом случае клапан будет продолжать работу, но уже как грузовой. При этом эффективность работы снизится, но насос не остановится. Поломанная пружина 8 останется в замкнутом пространстве в полости 10 стакана подвижного груза 9 и не будет мешать работать грузовому клапану.

Изобретение повышает надежность работы штангового глубинного насоса.

Изобретение предназначено для использования при эксплуатации нефтяных скважин. Клапан содержит корпус с установленным в нем седлом. С седлом взаимодействует тарель со штоком, проходящим через направляющую. Направляющая выполнена в перегородке корпуса с периферийными отверстиями для прохода жидкости. Пружина сжатия поджимает тарель в сторону седла. Между перегородкой и пружиной установлен подвижный груз. Подвижный груз выполнен в виде перевернутого стакана, причем пружина размещена в его внутренней полости. Технический результат - повышение надежности работы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Клапан штангового глубинного насоса, содержащий корпус с установленным в нем седлом, взаимодействующую с седлом тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке корпуса с периферийными отверстиями для прохода жидкости, и пружину сжатия, поджимающую тарель в сторону седла, отличающийся тем, что между перегородкой и пружиной установлен подвижный груз. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что подвижный груз выполнен в виде перевернутого стакана, причем пружина размещена в его внутренней полости.