Комбинированное клапанное устройство

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно, к клапанным механизмам скважинных электроцентробежных насосов, и может быть использована при глушении нефтяных скважин, слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при ремонтных работах. Комбинированное клапанное устройство, содержащее корпус с внутренним рабочим каналом и сообщающимся через несквозной канал-перемычку промывочно-сливным каналом, имеющим боковое сливное отверстие, отличающееся тем, что запорные органы рабочего и промывочно-сливного каналов выполнены в виде седел с размещенными на них шарами, соответствующими диаметрам каналов, при этом в верхней части сливного канала установлен ограничитель перемещения шаров.

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно, к клапанным механизмам скважинных электроцентробежных насосов, и может быть использована при глушении нефтяных скважин, слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при ремонтных работах.

Известен клапанный механизм скважинного насоса (свидетельство РФ №9497 U₁, кл. F 04 D 15/0, Е 21 В 34/06, от 1999 г.), содержащий корпус, размещенную в нем с образованием кольцевого зазора полую цилиндрическую втулку с боковыми отверстиями, обратный клапан, выполненный в виде размещенного над седлом шара и установленный под втулкой, при этом внутренне пространство

цилиндрической втулки герметично перекрыто диском, а между диском и шаром обратного клапана во внутренней полости втулки установлен с возможностью осевого перемещения подпружиненный элемент с центрирующим узлом в нижней части.

Однако недостатком данной полезной модели является невозможность проведения операции прямой промывки скважины с целью ее глушения непосредственно через клапанный механизм.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и применимости является скважинное клапанное устройство (свидетельство РФ №9473 U₁, кл. Е 21 В 34/06, F 16 K 17/36, 1999 г.), включающее корпус с выполненными внутри корпуса осевым рабочим и сливным каналом, при этом в сливном канале установлен запорный орган в виде установленного выше радиального отверстия, сообщающегося с затрубным пространством, седла с размещенным на нем шаром. В переходе из несквозного радиального канала в выходное отверстие корпуса установлен ограничитель перемещения шара.

Недостатком данного устройства является ограничение пропускной способности добываемой жидкости при работе погружного насоса, определяемой заниженным проходным сечением рабочего канала по причине наличия в нем стопорного элемента. Кроме того, при спуске оборудования в скважину, во входное отверстие промывочно-сливного канала вместе с жидкостью поступает и всевозможный мусор, который, попадая на верхнюю посадочную часть седла промывочного клапана служит причиной негерметичности (до 30-35%) и ухода жидкости в затрубное пространство при работе насоса, что вызывает необходимость повторного подъема оборудования.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым комбинированным клапанным устройством, заключается в увеличении

срока стабильной работы оборудования, увеличении межремонтного и межочистного периодов, уменьшении стоимости ремонтных работ на скважине, сокращении эксплуатационных затрат на добычу нефти, уменьшении вероятности загрязнения окружающей среды и снижении пожароопасности.

Названный технический результат достигается благодаря тому, что на корпусе клапана перед входом в сливное отверстие, в пазах корпуса, установлен сетчатый фильтр, что позволяет не допускать попадание мусора крупных фракций из затрубного пространства в НКТ и УЭЦН, снижая тем самым вероятность отказа оборудования.

Выполнение несквозного поперечного канала-перемычки наклонными в сторону рабочего канала, позволяет исключить заклинивание шара большего диаметра в зоне между рабочим и сливным каналом во время работы УЭЦН, тем самым исключая перекрытие им сливного канала, выходящего в НКТ.

Благодаря тому, что конструкция дополнительно содержит второй шарик меньшего диаметра, расположенный в сливном канале и седло для шарика большего диаметра, т.е. два полноценных запорных устройства, гарантируется качественное перекрытие проходных каналов при прямой, обратной промывке при неработающем ЭЦН, а также при и прохождении перекачиваемой насосом жидкости через рабочий канал в НКТ.

Выполнение ограничителя перемещения шара, расположенного на входе выходного канала наклонным в сторону рабочего канала, исключает вынос шариков рабочего и промывочно-сливного каналов в сливной канал, выходящий в НКТ.

Благодаря тому, что выходной патрубок клапана дополнительно крепится контргайкой, исключается возможность несанкционированного опускания патрубка в наклонный поперечный канал-перемычку и перекрытия им проходного сечения, а следовательно,

гарантируется беспрепятственное прохождение шарика большего диаметра в тупиковую зону при работе ЭЦН.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом. Комбинированное клапанное устройство состоит из корпуса 1 с выполненными внутри рабочим каналом 2, сообщающимся с ним через несквозной поперечный канал-перемычку 3 промывочно-сливным каналом 4, имеющим боковое сливное отверстие 5, выходящее в затрубное пространство, а также находящимся в верхней части корпуса 1 выходным каналом 6; В средней части корпуса 1 в районе бокового сливного отверстия 5 выполнен радиальный паз с размещенным в нем фильтром 7. Запорный орган рабочего канала 2 выполнен в виде седла 8 с размещенным на нем шариком 9. Запорный орган промывочно-сливного канала 4 выполнен в виде седла 10 и шарика 11 меньшего диаметра, соответствующего диаметру промывочно-сливного канала 4. Патрубок 12 вворачивается в корпус 1, фиксируется контргайкой 13 и соединяет комбинированное клапанное устройство с НКТ. В полости сливного канала в нижней части патрубка 12 установлен перпендикулярно сечению ограничитель перемещения шариков 14, выполненный в виде треугольной пластины, при чем угол наклона нижней грани совпадает с углом наклона поперечного канала-перемычки.

Комбинированное клапанное устройство посредством переходного патрубка монтируется выше обратного клапана и работает следующим образом.

При спуске оборудования в скважину, жидкость, находящаяся в эксплуатационной колонне, через фильтр 7, входное отверстие 5 и сливной канал 4, поднимаясь кверху, выталкивает шарик меньшего диаметра 11 через поперечный канал-перемычку 3 в рабочий канал 2, где шар 11 ложится на шар большего диаметра 9, обеспечивая при этом

свободный проход жидкости из эксплуатационной колонны через выходной канал 6 патрубка 12 в НКТ и далее на устье скважины, при этом ограничитель перемещения шариков 14 предотвращает попадание шаров в выходной канал 6. При этом шарик большего диаметра 9 находится в крайнем нижнем положении в рабочем канале 2 и плотно прижат к седлу 8, не допуская при этом поступления жидкости в насосную установку.

При запуске насоса, подаваемая им жидкость поступает в рабочий канал 2 комбинированного клапанного устройства, поднимая при этом шар большего диаметра 9 и находящийся выше него шар меньшего диаметра 11 по рабочему каналу 2, далее по поперечному каналу-перемычке 3, при этом шар 11 попадает в верхнюю часть сливного канала 4 и садится в седло 10, предотвращая доступ подаваемой насосом жидкости в затрубное пространство. Шарик большего диаметра 9 потоком жидкости работающего насоса и ограничителем перемещения шаров 14 направляется в тупиковую зону поперечного канала-перемычки 3, открывая свободный проход для перекачиваемой насосом жидкости в НКТ.

В случае периодической работы скважины, при падении уровня жидкости в затрубном пространстве, насос отключают, при этом обратный клапан насоса закрывается. При остановке насоса, шар большего диаметра 9 по уклону канала-перемычки 3 скатывается в рабочий канал 2 и ложится в седло 8, выполняя роль второго обратного клапана в установке, удерживая столб жидкости в НКТ дополнительно снижая при этом вероятность ухода жидкости из НКТ обратно в скважину при неработающем насосе.

При глушении скважины качающим агрегатом через затрубное пространство, поток жидкости через отверстие 5 перемещает шар меньшего диаметра 11 в рабочий канал 2 из промывочно-сливного

канала 4, прижимая его к шару 9 и открывая при этом свободный проход жидкости из затрубного пространства в НКТ.

При подъеме оборудования жидкость, находящаяся в НКТ, через выходной канал 6 патрубка 12, сливное отверстие 5 промывочно-сливного канала 4, сливается в обсадную колонну скважины, предотвращая при этом разлив жидкости на поверхности в районе устья скважины.

Заявляемое устройство позволяет существенно сократить время глушения скважины за счет увеличения проходного сечения клапана, а при депарафинизации сократить расход химреагента не менее чем в 3 раза, так как подача растворителя идет непосредственно в НКТ. Перевод скважины с режима работы «насос» на «фонтанирование» позволяет сэкономить электроэнергию. Кроме того, улучшается экология на месторождениях и предотвращаются разливы нефти за счет обеспечения полного слива жидкости из НКТ в затрубное пространство при подъеме.

1. Комбинированное клапанное устройство, устанавливаемое на насосно-компрессорных трубах (НКТ), содержащее корпус с выполненными внутри рабочим, промывочно-сливным, сливным каналами, имеющими сквозные выходные отверстия, а также, несквозным поперечным каналом-перемычкой, при этом в промывочно-сливном канале выполнено радиальное отверстие, соединяющее его с затрубным пространством, сливной канал связан патрубком с насосно-компрессорными трубами, а в рабочем и сливном каналах установлены запорные устройства, отличающееся тем, что оба запорных устройства выполнены в виде седла с размещенным над ним шаром, при этом седло и шарик рабочего канала размещены во входной его части, а шарик и седло промывочно-сливного канала размещен выше радиального отверстия промывочно-сливного канала, а в корпусе комбинированного клапанного устройства в районе радиального отверстия промывочно-сливного канала выполнен радиальный паз с размещенным в нем сетчатым фильтром.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечный канал-перемычка и ограничитель перемещения шаров выполнены с одинаковым углом наклона с возможностью предотвращения заклинивания шаров и исключения перекрытия проходных сечений каналов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для вывода жидкости в НКТ, дополнительно фиксируется контргайкой с возможностью предотвращения несакционированного осевого перемещения патрубка.