Клапанное устройство
Предложение относится к добыче нефти и может быть использовано для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию. Клапанное устройство включает полый корпус с входным и выходным патрубками, а также радиальным и осевым каналами. В осевом канале размещен клапан, состоящий из герметично подвижной втулки, пружины опираемой на регулируемый негерметичный стакан, установленный в осевом канале. Во внутренней полости втулки с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец, снабженный со стороны входного патрубка - передним, а с противоположной стороны - задним кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия, соответственно с передним и задним торцом втулки, при этом палец подпружинен посредством пружины от стакана к втулке. Входной патрубок соосно и жестко соединен с полым корпусом в противоположном стакану направлении. Выходной патрубок сообщен с радиальным каналом, который герметично перекрыт в исходном положении подвижной втулкой, снабженной радиальными каналами под шарики и наружной кольцевой проточкой, в которой размещено стопорное кольцо. В осевом канале полого корпуса между радиальным каналом и стаканом выполнена кольцевая выборка под шарики, подпираемые изнутри втулки пальцем. На наружной поверхности пальца выполнена кольцевая проточка, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками. В осевом канале между кольцевой выборкой и регулировочной заглушкой выполнена цилиндрическая выборка с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом, размещенным в наружной кольцевой проточкой втулки. В полом корпусе выполнен дополнительный радиальный канал, не перекрываемый втулкой и снабженный манометром. Предлагаемое клапанное устройство позволяет регулировать давление открытия клапана непосредственно в процессе работы с постоянным контролем давления, а исключение привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля, позволяет повысить герметичность устройства и продлить его срок службы.
Предложение относится к добыче нефти и может быть использовано для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию.
Известен обратный клапан (Справочник по добыче нефти / В.В.Андреев, К.Р.Уразаков, В.У.Далимов и др.; Под редакцией К.Р.Уразакова. - 2000 г., стр.94-96 - аналог) для перепуска газа из затрубного пространства в выкидную линию, входящий в состав оборудования устья скважин ОУ 140-146/168-65А и ОУ 140-146/168-65Б, состоящий из седла и подпружиненного шарика.
Недостатком данного устройства является то, что обратный клапан, входящий в состав оборудования устья скважины только перепускает газ через себя, но не позволяет перекрыть канал из затрубного пространства в выкидную линию, что необходимо при проведении технологических операций в процессе подземного и капитального ремонта скважин, таких как глушение, промывка и тому подобных, в связи с чем перед обратным клапаном требуется установка пробкового крана или вентиля, а это ведет к увеличению металлоемкости конструкции.
Наиболее близким по технической сущности является клапанное устройство (Свидетельство РФ на полезную модель №20536, МПК 7 Е 21 В 34/02, опубл. БИ №31 от 10.11.2001 г.), включающее полый корпус а осевым каналом, размещенные в нем клапан, состоящий из седла и запорного органа, подвижную подпружиненную втулку и штуцер, а также входной патрубок и выполненный по торцу корпуса выходной патрубок, при этом на торец корпуса, противоположный выходному патрубку, установлен стакан, при этом в корпусе выполнены приемная и размещенные по обе стороны от нее промежуточные полости, гидравлически соединенные друг с другом осевым каналом, подвижная втулка одним торцом жестко связана с запорным органом клапана, а с другого ее торца установлена пружина, связанная со штоком регулировочного устройства, установленного по торцу стакана, при этом запорный орган клапана выполнен с осевым проходным каналом, штуцер размещен в промежуточной полости со стороны выходного патрубка, на внешней поверхности втулки закреплены уплотнительные элементы, а входной патрубок сообщен с приемной полостью посредством радиального канала.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, давление, при котором происходит открытие клапана не контролируется непосредственно на самом устройстве (отсутствует манометр), в связи с чем не возможно
в процессе работы отследить при каком именно давлении происходит открытие клапана;
во вторых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
в-третьих, сальниковая набивка привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля не долговечна, и в процессе частых открытий и закрытий происходит ее износ, и как следствие потеря герметичности, в связи с чем требуется постоянный контроль и обслуживание устройства.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции клапанного устройства, с возможностью регулирования давление открытия клапана непосредственно в процессе работы и контролем давления, а также повышение герметичности устройства.
Поставленная задача решается предлагаемым клапанным устройством, включающим полый корпус с входным и выходным патрубками, а также с радиальным и осевым каналами, в котором размещен клапан, состоящий из герметично подвижной втулки, пружины, опираемой на регулируемый негерметичный стакан, установленный в осевом канале.
Новым является то, что во внутренней полости втулки с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец, снабженный со стороны входного патрубка - передним, а с противоположной стороны - задним кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия со втулкой, при этом палец задним кольцевым упором подпружинен от стакана к втулке, при этом входной патрубок соосно и жестко соединен с полым корпусом в противоположном стакану направлении, а выходной патрубок сообщен с радиальным каналом, который герметично перекрыт в исходном положении втулкой, снабженной радиальными каналами под шарики и наружной кольцевой проточкой, в которой размещено стопорное кольцо, причем в осевом канале полого корпуса между радиальным каналом и стаканом выполнена кольцевая выборка под шарики, подпираемые изнутри втулки пальцем, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками, кроме того, в осевом канале полого корпуса между кольцевой выборкой и стаканом выполнена цилиндрическая выборка с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом, при этом в полом корпусе выполнен дополнительный радиальный канал, не перекрываемый втулкой и снабженный манометром.
На фигуре изображено предлагаемое клапанное устройство в продольном разрезе.
Клапанное устройство включает полый корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, а также радиальным 4 и осевым 5 каналами. В осевом канале 5 размещен клапан,
состоящий из герметично подвижной втулки 6, пружины 7, опираемой на регулируемый негерметичный стакан 8, установленный в осевом канале 5.
Во внутренней полости втулки 6 с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец 9, снабженный со стороны входного патрубка 2 - передним 10, а с противоположной стороны - задним 11 кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия со втулкой 6, при этом палец 9 задним кольцевым упором 11 подпружинен посредством пружины 7 от стакана 8 к втулке 6. Входной патрубок 2 соосно и жестко соединен с полым корпусом 1 в противоположном стакану 8 направлении. Выходной патрубок 3 сообщен с радиальным каналом 4, который герметично перекрыт в исходном положении втулкой 6, снабженной радиальными каналами 12 под шарики 13 и наружной кольцевой проточкой 14, в которой размещено стопорное кольцо 15 (например, выполненное разрезным из пружинной стали круглого сечения). Стопорное кольцо 15 находится в наружной кольцевой проточке 14 втулки 6 в сжатом состоянии, когда клапан закрыт (см. фигуру) и в разжатом состоянии, когда клапан открыт.
В осевом канале 5 полого корпуса 1 между радиальным каналом 4 и стаканом 8 выполнена кольцевая выборка 16 под шарики 13, подпираемые изнутри втулки 6 пальцем 9. На наружной поверхности пальца 9 выполнена кольцевая проточка 17, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками 13. В осевом канале 5 полого корпуса 1 между кольцевой выборкой 16 и стаканом 8 выполнена цилиндрическая выборка 18 с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом 15, размещенным в наружной кольцевой проточкой 14 втулки 6.
В полом корпусе 1 выполнен дополнительный радиальный канал 19, не перекрываемый втулкой 6 и снабженный манометром 20 с помощью которого проводят настройку клапанного устройства и контроль в процессе работы.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 21, 22.
Клапанное устройство работает следующим образом.
Клапанное устройство в сборе устанавливают в состав оборудования устья скважины (например, в составе ОУ 140-146/168-65А или ОУ 140-146/168-65Б) для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию, путем заворота клапанного устройства входным патрубком 2 в эксплуатационную колонну, а выходной патрубок 3 соединяют с выкидной линией (на фигуре не показано).
Далее производят настройку клапанного устройства.
Пружину 7 путем заворота или отворота стакана 8 в полый корпус 1 настраивают на определенное давление (например, 5,0 МПа), при котором клапан должен открыться, то
есть втулка 6 должна переместится относительно полого корпуса 1 и открыть радиальный канал 4 полого корпуса 1.
В процессе работы скважины газ по затрубному пространству эксплуатационной колонны поднимается вверх по входному патрубку 2 и поступает в осевой канал 5. Давление в осевом канале 5 полого корпуса 1 возрастает и воздействует на передний кольцевой упор 10 пальца 9.
По достижении в осевом канале 5 полого корпуса 1 давления открытия клапана, как отмечалось выше - 5,0 МПа, палец 9 перемещается в сторону стакана 8 сжимая пружину 7, при этом задний кольцевой упор 11 пальца 7 выходит из взаимодействия со втулкой 6, причем в процессе перемещения пальца 9 втулка 6 остается неподвижной относительно полого корпуса 1.
Перемещение пальца 9 продолжается до тех пор, пока шарики 13 попадут в кольцевую проточку 17, выполненную на наружной поверхности пальца 9, при этом шарики 13 выпадают из кольцевой выборки 16 полого корпуса 1.
В этот момент, перемещение пальца 9 относительно втулки 6 прекращается и уже втулка 6 смещается в сторону стакана 8 относительно полого корпуса 1, сжимая пружину 7. Перемещение втулки 6 происходит до тех пор, пока стопорное кольцо 15, находящееся в наружной кольцевой проточкой 14 стакана 6 попадет в цилиндрическую выборку 18 полого корпуса 1, где происходит разжатие стопорного кольца 15, и фиксация втулки 6 относительно полого корпуса 1. Клапан открывается, то есть радиальный 4 и осевой 5 каналы полого корпуса 1 гидравлически сообщаются между собой, перепуская газ в выкидную линию (на фигуре не показано).
По мере стравливания газа в выкидную линию, давление в осевом канале 5 полого корпуса 1 падает, и в определенный момент, когда давление во входном 2 и выходном 3 патрубках устройства выравнится, возвратная сила пружины 7 передавит стопорное кольцо 15, фиксирующее втулку 6 относительно полого корпуса 1 в цилиндрической выборке 18, вызывая сжатие стопорного кольца 15.
В результате стопорное кольцо 15 сжимается, утопая в наружной кольцевой проточке 14 втулки 6. Втулка 6 перемещается в сторону входного патрубка 2 относительно полого корпуса 1 за счет возвратной силы пружины 7 до тех пор, пока шарики 13 попадут в кольцевую выборку 16 полого корпуса 1, при этом шарики 10 выпадают из кольцевой проточки 17 пальца 9. Перемещение втулки 6 относительно полого корпуса 1 прекращается, и клапан закрывается (втулка 6 герметично отсекает радиальный канал 4 от осевого канала 5 полого корпуса 1). Далее уже палец 9, освободившийся от взаимодействия с шариками
13, за счет возвратной силы пружины 7 перемещается относительно втулки 6 до тех пор, пока своим задним кольцевым упором 11 упрется во втулку 6.
Давление открытия клапана в процессе работы контролируется с помощью манометра 20, связанного с осевым каналом 5 полого корпуса 1 посредством дополнительного радиального канала 19 и может регулироваться, начиная с нуля и выше непосредственно в процессе работы клапанного устройства, путем отворота либо заворота стакана 8.
Предлагаемое клапанное устройство позволяет регулировать давление открытия клапана непосредственно в процессе работы с постоянным контролем давления, а исключение привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля, позволяет повысить герметичность устройства и продлить его срок службы.
Клапанное устройство, включающее полый корпус с входным и выходным патрубками, а также с радиальным и осевым каналами, в котором размещен клапан, состоящий из герметично подвижной втулки, пружины, опираемой на регулируемый негерметичный стакан, установленный в осевом канале, отличающееся тем, что во внутренней полости втулки с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец, снабженный со стороны входного патрубка - передним, а с противоположной стороны - задним кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия со втулкой, при этом палец задним кольцевым упором подпружинен от стакана к втулке, при этом входной патрубок соосно и жестко соединен с полым корпусом в противоположном стакану направлении, а выходной патрубок сообщен с радиальным каналом, который герметично перекрыт в исходном положении втулкой, снабженной радиальными каналами под шарики и наружной кольцевой проточкой, в которой размещено стопорное кольцо, причем в осевом канале полого корпуса между радиальным каналом и стаканом выполнена кольцевая выборка под шарики, подпираемые изнутри втулки пальцем, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками, кроме того, в осевом канале полого корпуса между кольцевой выборкой и стаканом выполнена цилиндрическая выборка с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом, при этом в полом корпусе выполнен дополнительный радиальный канал, не перекрываемый втулкой и снабженный манометром.
