Обратный клапан электроцентробежной установки для скважинной добычи нефти

Предлагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для промывки приема и полости электроцентробежных насосов от твердых взвешенных частиц песка, асфальтосмолистых веществ и солей. Технической задачей полезной модели является обеспечение очистки фильтра на приеме насоса без подъема оборудования на поверхность обратной промывкой жидкостью из колонны насосно-компрессорных труб в скважину через обратный клапан установки, а также совмещение обратного клапана со сбивным. Обратный клапан электроцентробежной установки для скважинной добычи нефти, включающий корпус с верхним и нижним присоединительными резьбами, посадочное седло для клапана, закрепленное неподвижно внутри корпуса, сферический запорный клапан, ограничитель хода клапана, стопорное кольцо ограничителя, согласно полезной модели, посадочное седло клапана выполнено ступенчатой формы с удлиненным внутренним цилиндрическим выступом для посадки клапана и сквозными окнами в его верхней части, на наружной поверхности цилиндрического выступа со скользящей посадкой размещена гильза с окнами и крышкой со сквозными отверстиями, а снизу гильзы размещена пружина, опирающаяся на тарельчатую часть посадочного седла, закрепленного в корпусе контрагайкой, при этом, стопорное кольцо размещено в верхней части цилиндрического выступа, а верхняя часть наружной поверхности гильзы содержит гофрированную манжету, герметизирущую полость между гильзой и корпусом клапана. Библ. 3, рис. 1

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для промывки приема и полости электроцентробежных насосов от налипших твердых взвешенных частиц песка, асфальтосмолистых веществ и солей.

Известно, что на выходе из электроцентробежного насоса (ЭЦН) в насосно-компрессорных трубах (НКТ) устанавливаются обратный и сбивной клапаны. Обратный клапан при остановке насоса предупреждает излив жидкости из НКТ в скважину и раскручивание вала насоса в обратном направлении. Сбивной клапан позволяет, напротив, освободить НКТ от жидкости для подъема оборудования при ремонте (А.А. Богданов. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра. 1968. С. 52-54).Излив жидкости из НКТ в скважину осуществляют сбросом в НКТ груза, который долетев до сбивного клапана, ломает его и образует отверстие, соединяющее полость НКТ с затрубным пространством.

Известен клапан скважинного центробежного насоса (патент RU 72268 U1, заявл. 26.12.2007, опубл. 10.04.2008), содержащий корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами и закрепленным в нем седлом и, размещенный в канале ограничителя осевого перемещения шариковый запорный элемент. Седло клапана снабжено посадочной проточкой под уплотнительное кольцо и зафиксировано относительно корпуса цилиндрической втулкой и шайбой с отверстиями для прохода пластовой жидкости. В верхней части корпуса клапана установлен патрубок с ввинченной в него трубой шламоуловителя, снабженной радиальными отверстиями для прохода пластовой жидкости. Шайба с отверстиями для прохода пластовой жидкости зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса клапана посредством пружинного кольца, а патрубок монтируется в корпусе посредством шпонки с пружинным кольцом.

Общим недостатком приведенных аналогов является невозможность промывки ЭЦН при засорении приемной части, а также закачки различных химических реагентов через насос в скважину.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является клапан обратный (патент RU 56940 U1, заявл. 07.04.2006, опубл. 27.09.2006), состоящий из корпуса, седла, закрепленного в корпусе, запорного элемента в виде шара. В корпусе образован цилиндрический канал и ограничитель осевого перемещения запорного элемента в канале с отверстиями для протока жидкости, при этом ограничитель выполнен за одно целое с корпусом. Оси отверстий для протока жидкости расположены на образующих цилиндрического канала. Седло закреплено на входе с помощью гайки и (или) резьбовой втулки с пазами под ключ.

Недостатком выбранного прототипа также является невозможность промывки ЭЦН при засорении приемной части, а также закачки различных химических реагентов через насос в скважину.

Технической задачей полезной модели является обеспечение очистки фильтра на приеме насоса без подъема оборудования на поверхность обратной промывкой жидкостью из колонны насосно-компрессорных труб в скважину через обратный клапан установки, а также совмещение обратного клапана со сбивным.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, включающем корпус с верхним и нижним присоединительными резьбами, посадочное седло для клапана, закрепленное неподвижно внутри корпуса, сферический запорный клапан, ограничитель хода клапана, стопорное кольцо ограничителя, согласно полезной модели, посадочное седло клапана выполнено ступенчатой формы с удлиненным внутренним цилиндрическим выступом для посадки клапана и сквозными окнами в его верхней части, на наружной поверхности цилиндрического выступа со скользящей посадкой размещена гильза с окнами и крышкой со сквозными отверстиями, а снизу гильзы размещена пружина, опирающаяся на тарельчатую часть посадочного седла, закрепленного в корпусе контрагайкой, при этом, стопорное кольцо размещено в верхней части цилиндрического выступа, а верхняя часть наружной поверхности гильзы содержит гофрированную манжету, герметизирущую полость между гильзой и корпусом клапана.

На рис. показана схема обратного клапана, установленного в НКТ на выкиде электроцентробежного насоса. В корпусе 1 клапана, установленного выше насоса, размещено посадочное седло 2 ступенчатой формы с удлиненным внутренним цилиндрическим выступом и сквозными окнами 3 в его верхней части. На верхний торец цилиндрической части посадочного седла опирается сферический клапан 4, а на наружной ее поверхности со скользящей посадкой размещена гильза 5 с окнами 6 и крышкой 7 со сквозными отверстиями 8. Снизу гильзу 5 подпирает пружина 9, а на верхнем торце посадочного седла размещено стопорное кольцо 10, ограничивающее движение гильзы 5 вверх. Тарельчатая часть посадочного седла сверху зафиксирована контрагайкой 11. В верхнюю часть корпуса 1 вворачивается труба 12 колонны НКТ, а снизу - муфта НКТ (на рис. не показана). Для герметизации узлов клапана установлены эластичные кольца 13, 14 и 15. В верхней части гильзы установлена гофрированная манжета 16 для предупреждения попадания оседающих твердых частиц в пространство между гильзой 5 и корпусом 1 клапана.

Работа клапана состоит в следующем

После спуска электроцентробежного насоса в скважину сферический клапан 4 под собственным весом располагается на верхнем торце цилиндрической части посадочного седла 2. При этом пружина 9 остается в полностью разжатом положении, при котором сквозные окна 3 и окна 6 в гильзе 5 не совпадают, а сама гильза прижата пружиной к стопорному кольцу 10, что предупреждает переток жидкости из НКТ через обратный клапан и насос в скважину.

После запуска насоса в работу под действием напора жидкости снизу клапан 4 приподнимается и пропускает жидкость в НКТ через окна 6 и отверстия 8 в крышке 7.

Для очистки фильтра на приеме насоса от налипших мехпримесей производится его остановка. Клапан 4 под собственным весом опустится вниз и прижмется гидростатическим давлением сверху к верхнему торцу седла 2. Для создания обратного перетока жидкости из НКТ через приемный фильтр насоса в скважину с устья при помощи лубрикатора на скребковой проволоке спускается груз (на рис. не показан). Дойдя до крышки 7 гильзы, груз под достаточным собственным весом переместит гильзу вниз, сжав пружину 9 до упора. При этом окна 6 в гильзе и окна 3 в цилиндрической части посадочного седла совпадут и жидкость из НКТ под большим перепадом давления будет перетекать через насос и фильтр в скважину, очищая сетчатый материал фильтра от налипших мехпримесей. Излив жидкости из НКТ производится до тех пор, пока уровень жидкости в затрубном пространстве не достигнет статического положения во избежание создания репрессии на пласт. После промывки фильтра груз поднимается и извлекается из скважины через лубрикатор. Пружина 9 вернет гильзу 5 в крайнее верхнее положение и переток жидкости из НКТ прекратится. После этого насос запускается в работу.

Обратный клапан насоса одновременно выполняет функции сбивного клапана. Перед подъемом подземного оборудования в случае проведения ремонтных работ производят сброс груза в НКТ без скребковой проволоки. Сброшенный груз, долетев до клапана ударится о крышку 7, сожмет пружину 9 и будет удерживать гильзу 5 в крайнем нижнем положении и позволять жидкости из НКТ через совмещенные окна в гильзе и цилиндрической части посадочного седла 2 вытекать в скважину при подъеме оборудования в период ремонта.

Технико-экономическими преимуществами предложенного устройства являются простота и надежность его работы, а также отсутствие необходимости подъема насоса на поверхность для промывки насоса и фильтра. Кроме того, обратный клапан может одновременно выполнять роль сбивного клапана, что упрощает спуско-подъемные операции при ремонте скважины.

Обратный клапан электроцентробежной установки для скважинной добычи нефти, включающий корпус с верхним и нижним присоединительными резьбами, посадочное седло для клапана, закрепленное неподвижно внутри корпуса, сферический запорный клапан, ограничитель хода клапана, стопорное кольцо ограничителя, согласно полезной модели, посадочное седло клапана выполнено ступенчатой формы с удлиненным внутренним цилиндрическим выступом для посадки клапана и сквозными окнами в его верхней части, на наружной поверхности цилиндрического выступа со скользящей посадкой размещена гильза с окнами и крышкой со сквозными отверстиями, а снизу гильзы размещена пружина, опирающаяся на тарельчатую часть посадочного седла, закрепленного в корпусе контрагайкой, при этом стопорное кольцо размещено в верхней части цилиндрического выступа, а верхняя часть наружной поверхности гильзы содержит гофрированную манжету, герметизирующую полость между гильзой и корпусом клапана.