Модуль клапана обратного бурового

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при бурении или капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса, в системах поддержания пластового давления. Технический результат, получаемый в результате решения, - повышение надежности работы модуля путем защиты возвратной пружины от ударного воздействия шара, а также устранение заклинивания пружины путем защиты ее от засорения механическими примесями. Технический результат достигается тем, что модуль клапана обратного бурового содержит клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости. В клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей. Диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины. 3 з.п.ф., 2 илл.

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при бурении или капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса, в системах поддержания пластового давления.

Известен модуль обратного клапана (патент 97433, Е21В 34/06, дата публикации 10.09.2010 г.), содержащий обойму с ступенчатым отверстием, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри обоймы, седло, резьбовую втулку для закрепления седла, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, упругий элемент, установленный между ограничителем и запорным элементом.

Недостатками известного модуля является незащищенность возвратной пружины от механического воздействия потока рабочей жидкости, в результате чего, протекая через пружину, рабочая жидкость разрушает (размывает) ее витки, при этом упругие свойства и работоспособность пружины снижаются, что приводит к уменьшению наработки модуля на отказ.

Известен модуль клапана обратного бурового (патент 99814, Е21В 34/06, дата публикации 27.11.2010 г.), взятый в качестве прототипа, содержащий клетку, в которой установлены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, размещенная между клеткой и шаром, а седло установлено в клетке и закреплено цилиндрической обоймой с отверстием для прохода жидкости.

Недостатками известного модуля клапана обратного бурового является низкая надежность работы ввиду отсутствия защиты возвратной пружины модуля от механических ударов шаром в моменты скачков давления турбулентного потока рабочей жидкости. При этом пружина вынуждена работать за пределами рабочей деформации, что приводит к постепенному разрушению пружины и, как следствие, к уменьшению времени наработки модуля на отказ.

Кроме того, недостатком данной конструкции является отсутствие вывода осевших механических примесей, содержащихся в рабочей жидкости, на дне клетки модуля. При этом происходит постепенное засорение полости клетки, в которой размещена пружина, вследствие чего может произойти заклинивание пружины, и запорный элемент не сможет открыться полностью и обеспечить необходимую пропускную способность жидкости, что приведет к отказу работы модуля и клапана в целом.

Задача полезной модели - разработка модуля клапана обратного бурового повышенной эксплуатационной надежности.

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, состоит в повышении надежности работы модуля путем защиты возвратной пружины от ударного воздействия шара, а также устранение заклинивания пружины путем защиты ее от засорения механическими примесями, присутствующими в жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в модуле клапана обратного бурового, содержащем клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, согласно полезной модели, в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины.

Выполнение отверстия для ограничения перемещения шара диаметром большим, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, позволяет в рабочем положении модуля исключить ударное воздействие шара на возвратную пружину, так как под действием потока жидкости шар, перемещаясь от седла, сжимает пружину, ограничивает свое перемещение, ударяясь о буртик, образованный ступенчатым отверстием, при этом пружина остается зажатой между дном клетки и ограниченным буртиком шаром, находясь в состоянии допустимой рабочей деформации, что повышает надежность работы пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.

Выполнение отверстия для выхода механических примесей на дне клетки диаметром, меньшим, чем диаметр возвратной пружины, позволяет выводить механические примеси, просачивающиеся с небольшим количеством жидкости через негерметичное соединение шара с буртиком, исключая накопление примесей на дне клетки и заклинивание пружины, что также повышает надежность работы возвратной пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.

Выполнение отверстий в клетке радиальными и расположенными выше возвратной пружины вынуждает поток жидкости в процессе работы модуля проходить через отверстия клетки, минуя пружину, что позволяет защитить пружину от разрушения (размыва), повысить долговечность и надежность работы модуля клапана обратного бурового.

Соединение обоймы и ограничителя в модуле при помощи разъемного соединения (например, резьбового) позволяет при износе комплектующих, свободно открутив обойму, произвести их замену, что повышает удобство сборки/разборки модуля и его ремонтопригодность.

Закрепление седла в клетке при помощи обоймы также позволяет в случае износа поверхностей седла не заменять его, а переустановить то же седло другими поверхностями, что расширяет функциональные возможности седла.

Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения модуля.

На фигуре 1 приведен общий вид модуля клапана обратного бурового, на фиг.2 - модуль в рабочем положении.

Модуль клапана обратного бурового состоит из клетки 1, в центральном многоступенчатом отверстии 2, которой установлен затвор, выполненный в виде шара 3 с седлом 4, и возвратная пружина 5, установленная между клеткой 1 и шаром 3 (фиг.1). Седло 4 установлено в отверстии 6 большего диаметра и закреплено обоймой, выполненной, например, в виде резьбовой втулки 7 с отверстием 8 для протока жидкости. В клетке 1 выполнены радиальные отверстия 9 для прохода жидкости, расположенные выше возвратной пружины 5. Шар 3 установлен в отверстии 10, диаметр которого больше, чем диаметр отверстия 11, в котором установлена возвратная пружина 5, при этом в отверстии 10 образован буртик 12 для ограничения перемещения шара 3. На дне клетки 1 выполнено отверстие 13, диаметр которого меньше диаметра пружины 5, для выхода механических примесей. На наружной поверхности клетки 1 выполнена канавка 14 для установки уплотнительного кольца 15.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость, направление которой показано стрелками на фиг.2, проходя через отверстие 8 резьбовой втулки 7, смещает шар 3, от седла 4 внутрь клетки 1, сжимая пружину 5 и прижимая шар 3 к буртику 12 отверстия 10. При этом, открываются радиальные отверстия 9 клетки 1, через которые основная масса рабочей жидкости, минуя пружину 5, выходит из модуля. Незначительная часть рабочей жидкости, просачиваясь через неплотную посадку между шаром 3 и буртиком 12, выходит (вытекает) из отверстия 13, не давая возможности механическим примесям, присутствующим в жидкости, осесть и скопиться на дне клетки 1. При прекращении подачи жидкости на входе модуля возвратная пружина 5 разжимается и прижимает шар 3 к седлу 4, надежно перекрывая входное отверстие 8 резьбовой втулки 7, предотвращая засорение забойного двигателя шламом, а также предотвращая возможные выбросы газа, нефти и растворов через бурильные и насосно-компрессорные трубы.

Использование модуля клапана обратного предложенной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность работы модуля, увеличив время наработки на отказ, улучшить удобство эксплуатации, повысить ремонтопригодность.

1. Модуль клапана обратного бурового, содержащий клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, при этом седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, отличающийся тем, что в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отверстия в клетке для выхода жидкости выполнены радиальными и расположены выше возвратной пружины.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что обойма и клетка соединены между собой разъемным соединением, например, с помощью резьбы.

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности клетки выполнена канавка для установки уплотнительного кольца.