Клапан штангового глубинного насоса Российский патент 2025 года по МПК F16K15/03 F16K17/02 F04B47/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для эксплуатации нефтяных скважин, и предназначено для добычи нефти из скважин.

Известен «Глубинный плунжерный насос» (патент RU №2503849, МПК F04B 47/00, опубл. 10.01.2014. Бюл. №1), состоящий из корпуса-цилиндра, плунжера, нагнетательного и всасывающего клапанов, датчика давления в полости насоса между плунжером и всасывающим клапаном, отличающийся тем, что на входе в насос установлен дополнительный датчик давления, а всасывающий клапан выполнен в виде электромагнитного клапана, обеспечивающего вертикальное и монолитное прохождение скважинного потока в полость цилиндра после седловины клапана, причем отверстие в седловине клапана имеет меньший диаметр, чем диаметр полости цилиндра насоса, датчики давления и электромагнитный клапан соединены электрокабелями или иной приемлемой связью со станцией управления на поверхности земли с тем, чтобы открытие и закрытие всасывающего электромагнитного клапана происходило в зависимости от показаний датчиков.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления, сложность конструкции, большая металлоемкость, высокое потребление энергоресурсов. Низкая надежность конструкции, из-за возможности выхода из строя датчиков давления, что повлияет на работу электромагнитного клапана.

Известен «Клапан створчатый» (патент RU №2352843, F16K 1/16 опубл. Бюл. №11 20.04.2009 г.), содержащий две одинаковые конструкции, содержащие корпус с фланцем, установленные на шарнирах, по меньшей мере, три створки, образующие в сомкнутом краями состоянии полую пирамиду, привод, отличающийся тем, что конструкции скреплены держателями так, что их створки соприкасаются краями в разомкнутом состоянии.

Недостатками данного устройства являются малый ресурс, так как подвижные шарниры под действием столба откачиваемой жидкости передают все нагрузку при каждом цикле работы насоса на пирамидные створки, и за счет чего быстро выводятся из строя края соприкосновения.

Наиболее близким является «Узел створчатого клапана с уравнительным устройством для применения в случаях захлопывания шарнирной заслонки с высокой скоростью» (патент RU №2354807, E21B 34/10, опубл. Бюл. №13 10.05.2009 г.), содержащий шарнирную заслонку, имеющую напорную и ненапорную стороны и установленную с возможностью поворота между открытым и закрытым положениями, и расположенное в шарнирной заслонке уравнительное устройство для управляемого уравнивания давлений текучей среды по обе стороны шарнирной заслонки, имеющее выполненное в шарнирной заслонке уравнительное отверстие, выпускной клапанный элемент, расположенный в уравнительном отверстии с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, стопорный элемент, закрепленный в шарнирной заслонке с радиальной и осевой фиксацией и образующий опору для выпускного клапанного элемента, препятствующую выпадению последнего из уравнительного отверстия, и сжимаемую пружину, расположенную между выпускным клапанным элементом и стопорным элементом для поддавливания выпускного клапанного элемента в направлении закрытого положения.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, работа клапанов зависит от давления текучей среды в скважине, что может повлечь за собой остановку скважинного оборудования и привести к выходу из строя.

Технической задачей предлагаемого клапана штангового глубинного насоса является создание надежной, простой конструкции, экономически эффективного клапана с возможностью использования всасывающим и нагнетательным клапаном штангового глубинного насоса для добычи сверхвязкой нефти и универсальным при эксплуатации в горизонтальных и наклонно направленных скважинах.

Техническая задача решается клапаном штангового глубинного насоса, содержащим корпус с седлом, заслонку с шарниром, имеющую установленную с возможностью поворота между открытым и закрытым при взаимодействии с седлом положениями, а также напорную для закрытия и ненапорную стороны для открытия.

Новым является то, что седло корпуса имеет проточку шестиугольного сечения и жестко устанавливаемую в нее центральную торсионную шпильку, заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке в седле корпуса, заслонка находится в закрытом положение при нагнетании и раскручивании торсионной шпильки и открытом при всасывании жидкости и скручивании торсионной шпильки, за счет чего при движения жидкости формируется центральное пропускное отверстие, заслонка выполнена с возможностью возврата в закрытое положение за счет раскручивания торсионной шпильки, концы которой удерживаются выступами в седле корпуса, взаимодействующей с шарниром заслонки и седлом корпуса.

Новым также является то, что заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке шестиугольного сечения в седле корпуса.

На фиг.1 изображен разрез ¹/₄ клапана штангового глубинного насоса.

На фиг.2 изображен разрез, вид сбоку, клапана штангового глубинного насоса.

На фиг.3 изображен вид сверху клапана штангового глубинного насоса.

Клапан штангового глубинного насоса состоит из корпуса 1 с седлом 2, заслонки 3 с шарниром (показан условно), установленная с возможностью поворота между открытым и закрытым при взаимодействии с седлом 2 положениями. Корпус 1 с внутренней стороны содержит торсионную шпильку 4, закрепленную в шарнире заслонки 3 и жестко зафиксированную в седле 2 корпуса на проточке шестиугольного сечения. На внутренней части корпуса 1 по окружности от одного края до другого края седла 2 выполнен посадочный выступ 5 для удержания заслонки 3. Заслонка с шарниром 3 переходит в положение открыто при движении плунжера вверх, в результате чего происходит всасывание жидкости в рабочую зону насоса (не показано), в корпусе 1 формируется центральное пропускное отверстие. Торсионная шпилька 4 по поперечному сечению выполнена в виде «перехода» с шестиугольника на круг в местах крепления к створке 3 и седлу 2 корпуса 1. При остановке плунжера заслонка с шарниром 3 закрывается за счет раскручивании торсионной шпильки 4 и упирается в посадочный выступ 5.

Концы торсионной шпильки 4 удерживаются гранями в седле 2 корпуса 1, взаимодействующие с шарниром заслонки 3 и корпусом 1.

В зависимости от конструкции клапана он может иметь более одной заслонки 3. Заслонки 3 могут быть соединены общей торсионной шпилькой 4.

Например, для работы в плунжерном насосе для открытия всасывающего (нижнего) клапана штангового глубинного насоса приводят в движение плунжер (не показан) по направлению вверх, что приводит в движение добываемую жидкость, создаваемый поток приводит в действие заслонку с шарниром 3, которая в свою очередь скручивает торсионную шпильку 4 по центру, шестиугольная проточка в седле 2 корпуса 1 не дает провернуться торсионной шпильке вокруг совей оси, в результате добываемая жидкость проходит через нагнетательный клапан.

Закрытие всасывающего (нижнего) клапан штангового глубинного насоса происходит автоматически в момент остановки плунжера и его направлении вниз, отсутствие восходящего потока жидкости позволяет торсионной шпильке 4 вернуть в закрытое положение заслонку с шарниром 3, которая упирается в посадочный выступ 5.

Для закрытия нагнетательного (верхнего) клапана штангового глубинного насоса приводят в движение плунжер (не показан) по направлению вниз, что приводит в движение добываемую жидкость, создаваемый поток приводит в действие заслонку с шарниром 3, которая в свою очередь скручивает торсионную шпильку 4 по центру, шестиугольная проточка в седле 2 корпуса 1 не дает провернуться торсионной шпильке вокруг совей оси.

Закрытие нагнетательного (верхнего) клапана штангового глубинного насоса происходит автоматически в момент остановки плунжера и его направлении вверх, отсутствие восходящего потока жидкости позволяет торсионной шпильке 4 вернуть в закрытое положение заслонку с шарниром 3, которая упирается в посадочный выступ 5.

Клапан штангового глубинного насоса может быть использован при добыче нефти с осложненными условиями в горизонтальных и наклонно-направленных скважинах, благодаря своей универсальности и надежности, применение предлагаемого торсионного плунжерного насоса позволяет с высокой эффективностью осуществлять добычу нефти.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для эксплуатации нефтяных скважин, и предназначено для добычи нефти из скважин. Клапан штангового глубинного насоса содержит корпус с седлом, заслонку с шарниром, установленную с возможностью поворота между открытым и закрытым при взаимодействии с седлом положениями, а также напорную для закрытия и ненапорную стороны для открытия. Седло корпуса имеет проточку шестиугольного сечения и жестко устанавливаемую в нее центральную торсионную шпильку. Заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке в седле корпуса. Заслонка находится в закрытом положение при нагнетании и раскручивании торсионной шпильки и открытом при всасывании жидкости и скручивании торсионной шпильки, за счет чего при движении жидкости формируется центральное пропускное отверстие. Заслонка выполнена с возможностью возврата в закрытое положение за счет раскручивания торсионной шпильки, концы которой удерживаются выступами в седле корпуса, взаимодействующей с шарниром заслонки и седлом корпуса. Заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке шестиугольного сечения в седле корпуса. Техническим результатом изобретения является создание надежной, простой конструкции, экономически эффективного клапана. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан штангового глубинного насоса, содержащий корпус с седлом, заслонку с шарниром, установленную с возможностью поворота между открытым и закрытым при взаимодействии с седлом положениями, а также напорную для закрытия и ненапорную стороны для открытия, отличающийся тем, что седло корпуса имеет проточку шестиугольного сечения и жестко устанавливаемую в нее центральную торсионную шпильку, заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке в седле корпуса, заслонка находится в закрытом положение при нагнетании и раскручивании торсионной шпильки и открытом при всасывании жидкости и скручивании торсионной шпильки, за счет чего при движении жидкости формируется центральное пропускное отверстие, заслонка выполнена с возможностью возврата в закрытое положение за счет раскручивания торсионной шпильки, концы которой удерживаются выступами в седле корпуса, взаимодействующей с шарниром заслонки и седлом корпуса.

2. Клапан штангового глубинного насоса по п.1, отличающийся тем, что заслонка шарнирно соединена с центральной торсионной шпилькой, закрепленной по бокам на проточке шестиугольного сечения в седле корпуса.