КЛАПАН ОБРАТНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ Российский патент 2025 года по МПК F16K15/04 F16K11/10 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в нефтяной промышленности, в частности во внутрискважинном эксплуатационном оборудовании, и может применяться при добыче пластовой жидкости, профилактических работах, промывке и освоении скважины.

Известен клапан обратный реверсивный (RU №179228 C1, F16K 15/10, дата публикации 04.05.2018), содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами, с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, при этом запорный элемент клапана обратного действия размещен с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости, при этом возвратная пружина для клапана обратного действия выполнена в виде пакета последовательной сборки тарельчатых пружин. Недостатками известного клапана являются:

- возвратная пружина клапана обратного действия в процессе работы постоянно подвергается воздействию потока пластовой жидкости, что приводит к отложению на ней механических примесей и АСПО, в результате засорения пружины возможен отказ работы клапана, что снижает надежность клапана реверсивного и невозможность проведения промывки скважины;

- регулировочная гайка и ее ходовая резьба также подвержены воздействию пластовой жидкости с содержащимися в ней механическими примесями, что приведет к заклиниванию гайки, невозможности проведения настройки пружины, отказу работы клапана реверсивного;

- отложение механических примесей и парафина в кольцевых зазорах, образованных внутренней поверхностью полукорпусов и наружной поверхностью ступеней модуля, которое может привести к отказу работы клапана реверсивного и невозможности промывки скважины после длительной эксплуатации, что снижает надежность клапана реверсивного.

Известен клапан обратный реверсивный (патент №№2449192, МПК F16K 15/04, дата публикации 27.04.2012), содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, клапан снабжен ступенчатым цилиндрическим клапанным модулем, установленным в ступенчатое отверстие корпуса с образованием кольцевых зазоров, при этом в модуле выполнены разнонаправленные отверстия для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, расположенные на оси, совпадающей с осью корпуса, соединенные с непересекающимися наклонными, осесимметричными выходными и входными каналами для прохода жидкости соответственно, при этом запорный элемент клапана прямого действия и ограничитель его перемещения установлены в верхней части модуля, а запорный элемент клапана обратного действия размещен в нижней части модуля с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости.

Недостатками известного клапана являются:

- коррозия пружины клапана обратного действия ввиду постоянного контакта с пластовой жидкостью в процессе работы, отложению механических примесей и АСПО, что приводит к невозможной регулировке пружины, заклиниванию, ее разрушению и отказу работы клапана, что снижает эксплуатационную надежность клапана;

- регулировочная гайка и ее ходовая резьба подвержены также воздействию пластовой жидкости с содержащимися в ней механическими примесями, что приведет к заклиниванию гайки в процессе работы клапана, невозможности проведения настройки пружины, отказу работы клапана реверсивного и необходимости его ремонта в части замены регулировочной гайки и пружины. Все это приводит к временной приостановке спускоподъемных работ на скважине, и в конечном итоге снижению производительности работы скважины;

- отложение механических примесей и парафина в кольцевых зазорах, образованных внутренней поверхностью полукорпусов и наружной поверхностью ступеней модуля, которое может привести к отказу работы клапана реверсивного и невозможности промывки скважины после длительной эксплуатации, что снижает надежность клапана реверсивного;

- при проведении профилактических работ промывочная жидкость проходит также между витками сжатой пружины, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку жидкости и ускоряет износ пружины, что также снижает надежность работы клапана и приводит к ускоренному его отказу в работе;

- выполнение входных и выходных каналов наклонными снижает гидродинамическое сопротивление потоку жидкости и повышает вероятность засорения каналов механическими примесями, что снижает эксплуатационную надежность клапана;

- низкая ремонтопригодность устройства, невозможность разборки клапана за счет сложности отвинчивания резьбовой регулировочной гайки и замены пружины, вызванная накоплением осадков механических примесей и АСПО на резьбе гайки и коррозией пружины.

Задача изобретения - создание клапана реверсивного, устраняющего недостатки аналогов, обеспечивающего эксплуатационную надежность, ремонтопригодность.

Технический результат состоит в повышении надежности работы устройства, ремонтопригодности, в увеличении срока эксплуатации за счет исключения заклинивания и разрушения регулируемых элементов конструкции под действием агрессивной среды и твердых частиц, содержащихся в пластовой жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный реверсивный, содержащий цилиндрический корпус, соединенный с переводниками, в корпусе размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами, с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, в корпусе выполнены разнонаправленные отверстия для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, при этом запорный элемент клапана прямого действия и ограничитель его перемещения установлены в верхней части корпуса, а запорный элемент клапана обратного действия размещен в нижней части корпуса с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, согласно изобретению, разнонаправленные отверстия для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия расположены на параллельных осях, относительно оси корпуса, соединенные с непересекающимися параллельными осесимметричными выходным и входным каналами для прохода жидкости соответственно, в корпусе выполнено пропускное отверстие, для прохода промывочной жидкости, соединяющее полость клапана обратного действия и выходной канал клапана прямого действия, входной канал клапана обратного действия снабжен изогнутым патрубком для входа промывочной жидкости, при этом пружина, упор и регулировочная гайка установлены в защитном цилиндрическом корпусе, один конец которого герметично закрыт крышкой, второй конец защитного корпуса, снабженный поперечными отверстиями для прохода промывочной жидкости, установлен с помощью резьбового соединения в нижней части отверстия для установки седла клапана обратного действия.

Технический результат достигается тем, что выполнение разнонаправленных отверстий для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, расположенными на параллельных осях, относительно оси корпуса, и соединенными с непересекающимися параллельными осесимметричными выходным и входным каналами для прохода жидкости соответственно, позволяет снизить гидродинамическое сопротивление потоку жидкости и вероятность засорения каналов механическими примесями, что повышает эксплуатационную надежность устройства.

Технический результат достигается тем, что выполнение в защитном корпусе упора, пружины, регулировочной гайки, крышки в виде единой сборки - модуля позволяет защитить от коррозии пружину и регулировочную гайку клапана обратного действия от постоянного контакта с пластовой жидкостью в процессе работы, от отложения механических примесей и АСПО, заклинивания и разрушения регулирующих элементов, отказа работы клапана, что позволяет повысить эксплуатационную надежность и увеличить ресурс работы клапана, а также улучшает удобство эксплуатации, позволяя осуществлять быструю установку/замену модуля в корпусе клапана, повышает ремонтопригодность клапана за счет взаимозаменяемости модуля.

Технический результат достигается тем, что верхний переводник снабжен защитной решеткой, установленной над входным патрубком, что позволяет защитить элементы клапана реверсивного от повреждений, что повышает надежность работы клапана.

Технический результат достигается тем, что угол изгиба патрубка составляет 60-90 градусов, что снижает вероятность засорения каналов промывки примесями, содержащимися в пластовой жидкости.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения.

При сравнении заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не выявлена совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Таким образом, заявленное решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо.

На фиг. 1 изображен общий вид клапана обратного реверсивного, запорные элементы закрыты. На фиг. 2 показан клапан обратный реверсивный при восходящем потоке жидкости. На фиг. 3 - клапан обратный реверсивный при обратном протоке жидкости (промывке) при проведении профилактических работ.

Клапан обратный реверсивный содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), соединенный с переводниками 2 и 3 посредством резьбового соединения. В корпусе 1 выполнены разнонаправленные отверстия 4 и 5, соединенные с непересекающимися осесимметричными каналами 6 и 7 соответственно, размеры которых зависят от проходного сечения клапана обратного реверсивного. В отверстиях 4 и 5 установлены кольцевые седла 8 и 9 и запорные элементы (шарики) 10 и 11, образующие клапаны прямого и обратного действия соответственно.

В корпусе 1 выполнено пропускное отверстие 12 для прохода промывочной жидкости, соединяющее полость клапана обратного действия и канал 6. В корпусе 1 установлен с помощью резьбового соединения ограничитель 13 осевого перемещения шарика 10. В ограничителе 13 выполнены отверстия 14 для прохода жидкости. Шарик 11 поджат пружиной 15 посредством упора, выполненного в виде ступенчатого штока 16. Для регулирования сжатия пружины 15 второй конец ее снабжен регулировочным элементом, выполненным в виде регулировочной гайки 17, установленной с помощью резьбового соединения в цилиндрическом ступенчатом защитном корпусе 18. При этом, шток 16, пружина 15, регулировочная гайка 17 последовательно размещены в защитном корпусе 18, который установлен с помощью резьбы в отверстие 5 корпуса 1. Второй конец защитного корпуса 18 герметично закрыт крышкой 19, например, с помощью резьбы. Корпус 18 с установленными в нем деталями (шток 16, пружина 15, регулировочная гайка 17, крышка 19) образуют единый сборочный узел (модуль), готовый для установки в отверстие 5 корпуса 1 клапана. В верхней части защитного корпуса 18 выполнены поперечные отверстия 20 для прохода промывочной жидкости. Канал 7 снабжен входным (приемным) патрубком 21 для входа промывочной жидкости. Патрубок 21 установлен в канале 7 с помощью резьбового соединения и выполнен изогнутым под углом 60-90 градусов. Патрубок 21 предотвращает засорение механическими примесями канала 7 клапана обратного действия. В переводнике 2 над входным патрубком 21 установлена защитная решетка 22, предохраняющая элементы клапана реверсивного от повреждений.

Клапан обратный реверсивный работает следующим образом.

При включении насоса под действием восходящего потока (фиг. 2) добываемая жидкость последовательно проходит через канал 6, отверстие 4, поднимает шарик 10 над седлом 8 и выходит через отверстия 14 ограничителя 13 и отверстия защитной решетки 22 в трубу НКТ (не показано). При этом клапан обратного действия закрыт, так как шарик 11 поджат пружиной 15 посредством упора 16 к седлу 9.

При остановке насоса под действием столба пластовой жидкости возникает перепад давлений между зонами, расположенными до и после клапана обратного реверсивного, при этом шарик 10 садится на седло 8, перекрывая обратный поток жидкости в канал 6. При этом клапан обратного действия остается закрытым (шарик 11 поджат пружиной 15 посредством упора 16 к седлу 9). Таким образом, столб жидкости удерживается в колонне НКТ, предотвращая обратное вращение рабочих органов насоса.

Величину давления открытия обратного действия (промывочного клапана) настраивают перед его установкой, оно должно превышать давление столба жидкости при добыче. Это достигается путем регулировки пружины 15 посредством регулировочной гайки 17.

При проведении профилактических работ, связанных с промывкой оборудования от отложения солей, гидратов парафинов и других твердых образований, и осуществляющихся после остановки насоса и закрытия клапана прямого действия, в колонну НКТ подают промывочную жидкости под давлением, превышающим эксплуатационное, которая проходит через защитную решетку 22 (фиг. 3), поступает в входной патрубок 21, по каналу 7 в отверстие 5 и, преодолевая силу упругости пружины 15, отжимает шарик 11 от седла 9 и прижимает его к упору 16, открывая отверстия 20 защитного корпуса 18. Далее промывочная жидкость проходит через поперечные отверстия 20 корпуса 18, пропускное отверстие 12 и выходит, минуя регулировочные элементы пружину 15 и регулировочную гайку 17, через канал 6 к насосу, обеспечивая его промывку. После заполнения необходимым количеством жидкости давление над клапаном снижают, что приводит к его закрытию и прекращению подачи жидкости в колонну.

Использование клапана обратного реверсивного предложенной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность, ремонтопригодность устройства.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в нефтяной промышленности при добыче пластовой жидкости, профилактических работах, промывке и освоении скважины. Клапан содержит цилиндрический корпус 1, соединенный с переводниками 2 и 3. В корпусе 1 выполнены разнонаправленные отверстия 4 и 5, соединенные с непересекающимися осесимметричными каналами 6 и 7 соответственно. В отверстиях 4 и 5 установлены седла 8 и 9 и запорные элементы (шарики) 10 и 11, образующие клапаны прямого и обратного действия соответственно. В корпусе 1 выполнено пропускное отверстие 12 для прохода промывочной жидкости, соединяющее полость клапана обратного действия и канал 6. Корпус 1 снабжен ограничителем 13 осевого перемещения шарика 10. В ограничителе 13 выполнены отверстия 14. Шарик 11 поджат пружиной 15 посредством упора 16. Для регулирования сжатия пружины 15 второй конец ее снабжен регулировочной гайкой 17. При этом упор 16, пружина 15, регулировочная гайка 17 последовательно размещены в ступенчатом цилиндрическом корпусе 18, который установлен в отверстие 5, второй конец корпуса 18 герметично закрыт крышкой 19. В верхней части корпуса 18 выполнены отверстия 20 для прохода промывочной жидкости. Канал 6 снабжен патрубком 21 для входа промывочной жидкости. В переводнике 2 над входным патрубком 21 установлена защитная решетка 22, предохраняющая элементы клапана реверсивного от повреждений. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности, ремонтопригодности клапана. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан обратный реверсивный, содержащий цилиндрический корпус, соединенный с переводниками, в корпусе размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными сёдлами, с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, в корпусе выполнены разнонаправленные отверстия для установки посадочных сёдел клапанов прямого и обратного действия, при этом запорный элемент клапана прямого действия и ограничитель его перемещения установлены в верхней части корпуса, а запорный элемент клапана обратного действия размещен в нижней части корпуса с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, отличающийся тем, что разнонаправленные отверстия для установки посадочных сёдел клапанов прямого и обратного действия расположены на параллельных осях относительно оси корпуса, соединенные с непересекающимися параллельными осесимметричными выходным и входным каналами для прохода жидкости соответственно, в корпусе выполнено пропускное отверстие для прохода промывочной жидкости, соединяющее полость клапана обратного действия и выходной канал клапана прямого действия, входной канал клапана обратного действия снабжен изогнутым патрубком для входа промывочной жидкости, при этом пружина, упор и регулировочная гайка установлены в защитном цилиндрическом корпусе, один конец которого герметично закрыт крышкой, второй конец защитного корпуса, снабженный отверстиями для прохода промывочной жидкости, установлен с помощью резьбового соединения в нижней части отверстия для установки седла клапана обратного действия.

2. Клапан обратный реверсивный по п. 1, отличающийся тем, что защитный корпус, упор, пружина, регулировочная гайка, крышка выполнены в виде единой сборки (модуля).

3. Клапан обратный реверсивный по п. 1 или 2, отличающийся тем, что упор выполнен в виде ступенчатого штока.

4. Клапан обратный реверсивный по п. 1, отличающийся тем, что угол изгиба патрубка составляет 60-90 градусов.

5. Клапан обратный реверсивный по п. 1, отличающийся тем, что верхний переводник снабжен защитной решеткой, установленной над входным патрубком.