Скважинный клапан-отсекатель Советский патент 1987 года по МПК E21B34/06 

щепа диафрагма 5. На боковой поверхности запорного органа 3 выполнены продольные каналы 9, в которых размещены концы возвратных пружин 7. Фиксатор 4 выполнен в виде нескольких соединенных одна с другой и консольно закрепленных в К 1 пластинчатых пружин (ПП) разной длины. Наиболее длинная ПП 6 контактирует с запорн1,1м органом 3 в открытом положении. При

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышшнности, в частности к предохранительным устройствам, используемым при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин.

Цель изобретения - повышение надежности работы клапана.

На фиг.1 изображен скважинный клапан-отсекатель, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Клапан содержит корпус 1, в котором установлено седло 2, и подпружиненный тарельчатый запорньш орган 3, расположенный с зазором относительно корпуса. Запорный орган 3 в открытом положении стопорится фиксатором 4. Перед запорным органом установлена диафрагма 5. Фиксатор 4 состоит из нескольких соединенных одна с другой и консольно закрепленных в корпусе пластинчатых пружин разной длины. Наиболее длинная пружина 6 установлена с возможностью контактирования с запорным органом 3

Возвратные пружины 7 надеты на ось 8 запорного органа 3, концы пружин размещены в продольных каналах 9 запорного органа и в зазоре 10. Назначение пружин 7 заключается в том, что после выравнивания давлений в надклепанной полости с подклапанным они возвращают запорный орган в боковое отверстие клапана До момента защелкивания запорного органа фиксатором.

Продольные каналы 9 запорного органа могут быть выполнены параллельно плос кости посадочного пояс- i.a 11 или под углом 0-15 .

увеличении расхода флюида в скважине запорный орган 3 выходит из зацепления с фиксатором 4 и перекрывает седло 2, клапан закрывается. Момент выхода из зацепления определяется параметрами настройки органа 3: диаметром диафрагмы 5, кол-вом ПП и их длин. Увеличение жесткости фиксатора 4 ведет к увеличению критического дебита срабатывания клапана. 2 ил.

0

5

0

5

0

5

0

В открытом положении клапана за- порньй орган удерживается фиксатором 6, выполненным из пакета пластинчатых пружин, закрепленных на кронштейне 12 с помощью гайки 13 и винта 14 к внутренней стенке корпуса 1, и образующим консоль.

Длина консоли равна расстоянию от кромки кронштейна до конца нижней пластины, прижимающей запорный орган к корпусу клапана. Пакет собран и смонтирован таким образом, что пластинчатая пружина, защемленная между верхними пластинчатыми пружи-. нами 4 и кронштейном 12, концевым участком прижимает запорный орган к корпусу клапана. Выступающий конец Н1гжней пластипп дает возможность при утапливании аапорного органа действовать и испытывать сопротивление изгибу всех пластинчатых пружин фиксатора.

При открытии клапана запорный орган 3 действует только на одну нижнюю пластинчатую пружину.

При достаточной жесткости верхних пластинчатых пружин образуется вторая (малая) консоль фиксатора 6, которая работает тогда, когда на ее концевой участок действует (давит) запорный орган при закрытии клапана, в противовес 1-й (большой) консоли, которая работает в момент открытия клапана и защелкивания запорного органа фиксатором. Момент сопротивления нижней пластинчатой пружины меньше пакета верхних пластинчатых пружин. Поэтому при открытии клапана сила изгиба, приложенная к концевому участку нижней пластинчатой пружины фиксатора, намного меньше силы изгиба фиксатора прилагаемой к его концевому участку при закрытии клапана, так как в первом случае работает на изгиб одна пластинчатая пружина, а во втором - весь пакет.

Практически можно получить такие отношения длин консолей, толщины нижней пластинчатой пружины фиксатора и всего пакета, мошностей возвратных пластин, что для пропуска запорного органа к стенке клапана и его фиксации будет достаточно привода запорного органа только возвратньми пру- жинами.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.

При аварийном расходе флюида на диафрагме 5 образуется перепад давле ния, который ведет к падениы давлени в полости 15 в сравнении с давлением за клапаном. Под действием разницы этих давлений возникает сила, действующая на запорный орган 3 и направ- ленная в полость 15 клапана.

Под ее действием запорный орган начинает вращаться около оси 8 и действовать (давить) на концевой участок фиксатора. Жесткость фикса- тора при этом определяется моментом сопротивления всего пакета пластинчатых пружин, так как в данном случае деформируется весь пакет пластинчатых пружин.

Если увеличение расхода флюида кратковременно, то запорный орган 3 под действием возвратных пружин 7 прижимается к стенке корпуса 1. Если расход флюида продолжает увеличиваться, то запорный орган выходит из зацепления с фиксатором 4 и перекрывает седло 2. Клапан-отсекатель закрыт. Момент выхода из зацепления запорного органа 3 с фиксатором 4 определяется параметрами настройки запорного механизма: диаметром диафрагмы 5, количеством пластинчатых пружин в фиксаторе 4 их длин. При постоянном внутреннем диаметре диафрагмы 5 увеличение жесткости фиксатора (это достигается путем увеличения числа пластинчатых пружин в пакете)

5

о

5

0

5

ведет к увеличению критического дебита срабатывания клапана-отсекате- ля, а уменьшение жесткости фиксатора - к снижению критического дебита. К увеличению критического дебита срабатывания клапана при постоянном диаметре диафрагмы 5 и жесткости фиксатора 4 ведет и увеличение бокового отверстия 16, сообщающего полость 15 клапана с внутрискважинным пространством, так как часть потока флюида пойдет в полость клапана через отверстие 16, минуя диафрагму 5, т.е. уменьшается гидравлическое сопротивление клапана, что приводит к уменьшению износа диафрагмы 5 под действием механических примесей, содержащихся во флюиде, и увеличению периода бескомпрессорной эксплуатации скважин .

После выравнивания давлений в подклапанной и надклапанной зонах запорный орган под действием возвратных пружин 7 возвращается в первоначальное фиксированное состояние, преодолевая сопротивление только одной пластинчатой пружины, благодаря кон- сольно исполненного концевого участка

Формула изобретения

Скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус, седло, тарельчатый запорный орган, установленный с зазором в корпусе, фиксатор открытого положения запорного органа и диафрагму, установленную в корпусе перед запорным органом, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения надежности работы клапана, он снабжен возвратными пружинами, а на боковой поверхности запорного органа выполнены продольные каналы для размещения в них концов возвратных пружин, причем фиксатор выполнен в виде нескольких соединенных одна с другой и консольно закрепленных в корпусе пластинчатых пружин разной длины, причем наиболее длинная пружина установлена с возможностью контактирования с запорным органом в открытом положении.

ВидА

фиг. 2

Редактор А.Долинич

Составитель В.Борискина

Техред И.Попович Корректор А.Ильин

Заказ 5174/32Тираж э32Подписное

В( Государе TiiCi;Hoi o ,.с-. итета СССР

но делам изобретени, и . Пчрытий 113035, Москна, Ж-35, Рл;, -i.,iЛ iiaG., д. 4/5

Производственно-полиграфичеС1.:ос пре;1,приятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьшшенности и предназначено для предохранительных устройств, используемых при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы клапана. Он содержит корпус (К) 1, седло 2, тарельчатый запорный орган 3, установленный с зазором в К 1, и фиксатор 4 открытого положения запорного органа 3, перед которым в К 1 размеФиг. / § (Л со 4 00 ел о со J2