КЛАПАН ОБРАТНЫЙ Российский патент 2008 года по МПК F16K15/04 F16K17/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в насосах, перекачивающих вязкие жидкости, в частности в скважинных штанговых насосах, применяемых для механизированной добычи нефти из скважин.

Известны клапаны обратные, содержащие седла, запорные органы, выполненные в виде шарика (см. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. Л. А. Кондаков и другие. 2-е издание перераб. и доп. - М, Машиностроение, 1994 г., стр.225, рис.7, 10).

Недостатками известных клапанов является сложность изготовления, особенно в индивидуальной притирке седла и шарика, что исключает их взаимозаменяемость.

Известен клапан обратный (SU 1830121 A3, F16К 15/02, 31.05.89), содержащий корпус с проходным каналом, в котором размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью.

Недостатками известного клапана являются ненадежность в процессе эксплуатации, особенно из-за электрохимической коррозии поверхностей, обеспечивающих их герметичность в скважине, сложность в изготовлении, требующая индивидуального притира седла и запорного органа.

Задача изобретения состоит в исключении как индивидуальной притирки седла и запорного органа, так и в исключении процессов электрохимической коррозии их поверхностей в скважине, в обеспечении их взаимозаменяемости, в повышении надежности и срока эксплуатации штанговых насосов в скважинах, оснащенных всасывающими и нагнетательными клапанами при одновременном обеспечении быстрого срабатывания как всасывающего, так и нагнетательного клапанов в скважине в вязкой жидкости, например в нефти, в удобстве обслуживания и их конкурентоспособности,

Технический результат достигается тем, что клапан обратный, содержащий корпус с проходным каналом, в котором размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью, согласно изобретению запорный орган выполнен в виде двух, соединенных между собой шаров, нижний шар - перекрывающий клапан выполнен из упругого полимерного токонепроводящего материала для взаимодействия с соответствующей поверхностью седла, выполненного внутри упругой полимерной токонепроводящей клетки с боковыми ребрами и каналами между ними для протока перекачиваемой среды, а верхний шар - балластный выполнен металлическим или полимерным и воздействует своим весом на перекрывающий шар для преодоления сопротивления вязкой жидкости при закрытии клапана, при этом балластный металлический шар выполнен с зазором относительно внутреннего диаметра упругой полимерной токонепроводящей клетки.

На фиг.1 изображен клапан обратный в открытом положении.

На фиг.2 изображен клапан обратный в закрытом положении.

На фиг.3 изображен клапан обратный с возможным расположением запорного органа в открытом положении в процессе эксплуатации в скважине.

На фиг.4 - сечение А-А на фиг.2.

На фиг.5 - сечение А-А на фиг.2, с возможным расположением запорного органа в закрытом положении в процессе эксплуатации в скважине.

Клапан обратный содержит:

корпус клапана 1,

верхнюю перегородку 2,

балластный металлический или полимерный шар 3,

упругий полимерный токонепроводящий перекрывающий шар 4,

упругую полимерную токонепроводящую клетку 5,

радиусную поверхность седла 6 в упругой полимерной токонепроводящей клетке 5,

опорную шайбу 7,

стопорное кольцо 8,

боковые ребра 9,

каналы 10 между боковыми ребрами 9,

внутренний диаметр ребер 11 упругой полимерной токонепроводящей клетки 5,

зазор 12 (Δ) между внутренним диаметром 11 упругой полимерной

токонепроводящей клетки 5 и балластным металлическим шаром 3,

площадки 13 под ключ,

плунжер вставного насоса 14.

В статическом положении элементы конструкции клапана обратного взаимодействуют следующим образом.

В корпусе клапана 1 устанавливают упругую полимерную токонепроводящую клетку 5 с боковыми ребрами 9, каналами 10 между боковыми ребрами и фиксируют клетку через опорную шайбу 7 стопорным кольцом 8.

Запорный орган, выполненный из двух соединенных между собой, например, через резьбовое соединение балластного, например, металлического или полимерного 3 и упругого полимерного токонепроводящего перекрывающего шаров 4, устанавливают в упругую полимерную токонепроводящую клетку 5 с радиусной поверхностью седла 6.

В корпус клапана 1 устанавливают верхнюю перегородку 2 (фиг.1, фиг.2, фиг.3).

В собранном виде клапан обратный через площадки под ключ 13 соединяют, например, через резьбовое соединение с плунжером вставного насоса 14, если клапан нагнетательный или, например, с корпусом вставного насоса, если клапан всасывающий (на чертежах не показан корпус вставного насоса).

В динамическом положении в скважине элементы конструкции клапана обратного взаимодействуют следующим образом.

При движении плунжера вставного насоса 14 вверх (на устье скважины движение балансира станка-качалки вверх) по направлению движения потока, указанного стрелками, выкачиваемая нефть из скважины по лифту насосно-компрессорных труб поднимается на устье скважины.

Клапан обратный, выполняющий функции нагнетательного клапана, закрыт (фиг.2), так как на запорный элемент давит нефть, находящаяся в лифте насосно-компрессорных труб, и дополнительно воздействует давление в нефтесборе, с которым соединена скважина, оснащенная штанговым насосом.

При движении плунжера вставного насоса 14 вниз (на устье скважины движение балансира станка-качалки вниз) против направления движения потока, указанного стрелками, клапан обратный всасывающий закрывается и нефть через каналы 10 между ребрами 11, огибая упругий полимерный токонепроводящий перекрывающий шар 4 и балластный металлический или полимерный шар 3 клапана нагнетательного, поступает в лифт насосно-компрессорных труб по мере уменьшения расстояния между клапанами.

Клапан обратный, выполняющий функции нагнетательного клапана, открыт (фиг.1).

Предложенное новое техническое решение клапана обратного отличается от известных технических решений новизной, просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, ремонтопригодно, конкурентоспособно и его использование в скважинных штанговых насосах, применяемых для механизированной добычи нефти из скважин, обеспечит положительный технико-экономический эффект.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования в насосах, перекачивающих вязкие жидкости, в частности в скважинных штанговых насосах, применяемых для механизированной добычи нефти из скважин. Клапан обратный содержит корпус с проходным каналом. В корпусе размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью. Запорный орган выполнен в виде двух, соединенных между собой шаров. Нижний шар - перекрывающий клапан выполнен из упругого полимерного токонепроводящего материала для взаимодействия с соответствующей поверхностью седла. Седло выполнено внутри упругой полимерной токонепроводящей клетки с боковыми ребрами и каналами между ними для протока перекачиваемой среды. Верхний шар - балластный выполнен металлическим или полимерным и воздействует своим весом на перекрывающий шар для преодоления сопротивления вязкой жидкости при закрытии клапана. Балластный металлический шар выполнен с зазором относительно внутреннего диаметра упругой полимерной токонепроводящей клетки. Изобретение направлено на повышение надежности и срока эксплуатации штанговых насосов в скважинах, оснащенных всасывающими и нагнетательными клапанами. 5 ил.

Клапан обратный, содержащий корпус с проходным каналом, в котором размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью, отличающийся тем, что запорный орган выполнен в виде двух соединенных между собой шаров, нижний шар - перекрывающий клапан выполнен из упругого полимерного токонепроводящего материала для взаимодействия с соответствующей поверхностью седла, выполненного внутри упругой полимерной токонепроводящей клетки с боковыми ребрами и каналами между ними для протока перекачиваемой среды, а верхний шар - балластный выполнен металлическим или полимерным и воздействует своим весом на перекрывающий шар для преодоления сопротивления вязкой жидкости при закрытии клапана, при этом балластный металлический шар выполнен с зазором относительно внутреннего диаметра упругой полимерной токонепроводящей клетки.